jogl

1. jogl נכתב ע"י משה חדד

2. Previously ,on CG… • מעבר מקורדינטות עולם לקורדינטות מבט • Projection • הטלה אורתוגרפית • הטלה פרספקטיבית • OpenGL • windows • Glut • פקודות openGL

3. היום • Jogl • התקנה • אובייקטים בסיסיים • הגדרת סביבה בסיסית • פקודות נוספות ב openGL

4. JOGL • jogl • בראשית היה java3D וחושך על פני תהום, ויאמרו Sun Microsystems יהי jogl • Jogl היא ממשק ל-openGL עבור java שפותחה בשיתוף עם יוצרת openGLSGI • השימוש בפונקציות openGL נעשה בעזרת JNI java native interface • JNI מאפשרת שימוש בקוד c / c++ מתוך קוד java • Jogl משתמש בעצם בספריות openGL שכתובות ב- c • כמובן שעבור על סביבת עבודה נצטרך natives המתאימים לסביבה (מנטרל את הרב-סביבתיות של java )

5. JOGL • התקנת Jogl • ע"מ להתקין את הספריות יש להוריד מהאתר של jogl שני קבצים עיקריים • Jogl.jar – מכיל את הפקודות ב-java • jogl-natives-windows-i586.zip – מכיל את קבצי ה- dll המתאימים למערכת ההפעלה (windows במקרה שלנו ) • לינק לאתר https://jogl.dev.java.net/servlets/ProjectDocumentList • אפשר להוריד את הגרסה האחרונה של יוני 2009 • ניתן כמובן גם להוריד משם את javaDoc וגם קבצי demo

6. JOGL • התקנת Jogl • כזה ראה וקדש

7. JOGL • JSR-231-1.1.1a • קובץ jogl-1.1.1a-windows-i586.zip (בהנחה שיש לכם מעבד אינטל)

8. JOGL • את קובץ ה jar יש לשם בספריה C:\Program Files\Java\jre1.5.0_06\lib\ext • את קובץ ה-natives יש לפתוח ולהכניס את קבצי ה-dll לספריה • C:\Program Files\Java\jre1.5.0_06\bin • הערה • Jogl עברה פיתוחים רבים ושינויים רבים ,נכון לעכשיו היא התייצבה • בעקבות השינויים הנ"ל קוד ישן לא יעבוד עם הספריות החדשות • ניתן להבחין בין קוד ישן • הקוד הישן משתמש ב import net.java.games.jogl……… • הקוד החדש משתמש ב-import com.sun.opengl.util…… • אז אם אתם מחפשים דוגמאות באינטרנט תדאגו שהם יהיו מעודכנות

9. JOGL • אובייקטים בסיסיים • GLCanvas מתפקד כמו canvas (כלומר משטח עליו ניתן לצייר) • GLJPanel – מתפקד כמו Jpanel ,איטי יחסית ל GLCanvas • GLAutoDrawable- ממשק שמיישמים שני הרכיבים הנ"ל המאפשר • גישה לאובייקט GL (ומשם למתודות שלו) • מנגנון calbackGLEventListener לאירועים המתרחשים בתכנית • Init() , display() , reshape(), displayChanged() • GLCapabilities –מאפשר קבלת סט של פרמטרים עבור openGL (לא חובה לשימוש) • Animator-אובייקט שתפקידו העיקרי הוא לקבל GLCanvas ולקרוא למתודת ה-display() באופן סידרתי

10. JOGL • הגדרת סביבה בסיסית • import- נקרא לספריות של openGLול-awt • java.awt • javax.media.opengl • javax.media.opengl.glu.GLU • com.sun.opengl.util • ניישם מחלקה כ-GLEventListener • המחלקה תיישם את המתודות init() display וכו' • ניישם כמובן גם את הארועים עליהם אנחנו רוצים להגיב כלומר keylistener,mouselistener וכו' כך שיתווספו לנו המתודות המתאימות

11. JOGL public class Ex3 implements GLEventListener, KeyListener, MouseMotionListener { //the main class will implement the GLEventListener adding the init & display methods public static GLU glu; //static object GLU that will be init at the init() method public static void main(String[] args) { Frame f = new Frame("Ex3"); //create a frame GLCanvas canvas = new GLCanvas(); //create a GLCanvas canvas.addGLEventListener(new Ex3()); //add the ex3 as an event listener for GLCanvas events f.setSize(800, 640); final Animator animator = new Animator(canvas); //create animator class that gets the GLCanvas and calls it’s display methods sequentially f.add(canvas); //add the canvas to the frame f.addWindowListener(new WindowAdapter() { //create a window adapter the handle the window closing event publicvoid windowClosing(WindowEvent e) { new Thread(new Runnable() {//create a different thread that handles the animator closing and system exit to make sure the animator will be stopped before the system will exit publicvoid run() { animator.stop(); System.exit(0); } }).start(); } }); f.setVisible(true); //make the frame visible animator.start(); //start the animator } }

12. JOGL • Init() , display() וכו' • מקבלות אובייקט מסוג GLAutoDrawable ממנו אפשר לגשת לאובייקט GL • לפי ההוראות במדריך של jogl עדיף לקבל את GL בכל פעם במתודות מאשר להגדיר משתנה גלובלי שמותחל ב-init() • במתודת ה-init() נגדיר את כל ההגדרות הבסיסיות לסביבה של openGL • במתודת ה-display() נצייר את הסביבה שאנחנו רוצים • ע"מ לגשת לאובייקטים של GLU נגדיר מחלקה גלובלית GLU שמותחל ב-init() וכך ניגש למתודות ואובייקטים של GLU

13. JOGL public void init(GLAutoDrawable arg0) { GL gl = arg0.getGL(); // get the GL from the GLAutoDrawable gl.glEnable(GL.GL_NORMALIZE); //all the vecs wil benormalize gl.glEnable(GL.GL_CULL_FACE); //enable cull face gl.glEnable(GL.GL_DEPTH_TEST); //enable depth buffer gl.glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f); //define the clear color toblack glu = new GLU(); //init the GLU object gl.glMatrixMode(GL.GL_PROJECTION); //switch to projection matrix gl.glLoadIdentity(); //init the matrix glu.gluPerspective(45.0f, 800 / 640, 1, 1000);//init the 3D perspective view }

14. yv xv  zv near far JOGL glMatrixMode(GL_PROJECTION) ; glLoadIdentity(); gluPerspective(viewAngle,aspectRatio,n,f);

15. JOGL public void display(GLAutoDrawable arg0) { GL gl = arg0.getGL();//get the GL object gl.glClear(GL.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL.GL_DEPTH_BUFFER_BIT); //clear the depth buffer and the color buffer gl.glMatrixMode(GL.GL_MODELVIEW); //switch to model matrix gl.glLoadIdentity(); //init the matrix glu.gluLookAt(eyeX,eyeY,eyeZ,cX,cY,cZ,upX,upY,upZ)); //set the camera view //draw things using openGL gl.glFlush(); //load the data to the bufffers }

16. OpenGL • OpenGL • glPushMatrix • דוחפת את המטריצה הנוכחית למחסנית • glPopMatrix • מחזירה את המטריצה האחרונה שנדחפה למחסנית • נשתמש בפונקציות הנ"ל כשנבנה אובייקט המורכב מכמה אובייקטים • נשתמש בנקודה אחת כנקודת מקור שממנה נבנה את כל האובייקט כולו gl.glCallList(Darw_CarBody); //call the CarBody polar display list gl.glPushMatrix(); //push the matrix to go back to 0,0 gl.glTranslatef(X,Y,Z); //translate to a new position gl.glRotatef(right_w, 0.0f, 1.0f, 0.0f); //rotate the wheel gl.glCallList(draw_wheel); //call the wheel display list gl.glPopMatrix(); //pop the matrix we back at where we were gl.glPushMatrix(); //push matrix again gl.glTranslatef(X1,Y1,Z1); //translate to a new position gl.glRotatef(right_w, 0.0f, 1.0f, 0.0f); //rotate the wheel gl.glCallList(draw_wheel); //call the wheel display list again gl.glPopMatrix(); //pop the matrix

17. Body System Front-Wheel System OpenGL • OpenGL

18. OpenGL • OpenGL • gluLookAt() • הפקודה הנ"ל נותנת לנו נקודת מבט על העולם (ממקמת את המצלמה במיקום מסויים) • מקבלת את הערכים הבאים מסוג double או GLdouble : • eyex,eyey,eyez זה המיקום של המצלמה • centerx,centery,centerz לאן המצלמה מסתכלת • upx ,upy upz ווקטור UP • הפקודה תבוא אחרי קריאה למטריצת המודלינג glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

19. OpenGL • OpenGL • המצלמה • נוכל לשלוט בתזוזת המצלמה ע"י glLookAt • נגדיר את שלוש הנקודות כווקטורים • נשנה את הווקטורים בהתאם לצרכים שלנו • תזוזה קדימה אחורה • נחשב ווקטור בין מיקום המצלמה eye לבין centerdirection • תזוזה קדימה תתבצע בכיוון של הווקטור הנ"ל • eye+direction יקדם את eye בכיוון של direction • center+direction יקדם את center בכיוון של direction • אם נכפיל את direction בגודל כלשהו נקבל התקדמות מהירה יותר • אם נכפיל את direction במספר שלילי נקבל התקדמות אחורה

20. OpenGL • OpenGL • המצלמה • סיבוב המצלמה מסביב לאובייקט • המצלמה נמצא ב eye ומסתכלת על center נחשב ווקטור בניהם נקרא לו r • נקרא לזוית בין r לציר yβ • r*sin(β)=r_project • נראה לזוית בין r_project לציר x α • r_project*sin(α)=z • r_project*cos(α)=x • שליטה על הזויות תיתן לנו שליטה על מיקום המצלמה מסביב לאובייקט

21. OpenGL • OpenGL • המצלמה • מבט של המצלמה מסביב • ממש כמו מקודם יש לנו שתי זוויות אחת עם ציר Y ואחת עם Xβ ו α בהתאמה • הפעם מיקום ה eye ומיקום ה center התחלף • עכשיו בראשית יושב ה eye וה-center יושב היכן שהמצלמה מסתכלת • ע"י שינוי הזוויות אפשר לשלוט על מבט המצלמה

22. OpenGL • OpenGL • המצלמה • לא לשכוח להחזיר את המצלמה למקום שלה • בחישוב שלנו אנחנו משתמשים בווקטורים,ווקטורים יוצאים מהראשית,לכן אחרי שחישבנו היכן center נמצא חישבנו אותו יחסית לראשית וצריך למקום אותו יחסית ל eye כלומר לחבר בין שניהם center β up eye α

23. OpenGL • OpenGL • המצלמה • תנועה חלקה • לחיצה על החצים במקלדת תגרום למצלמה להמשיך ישר כל הזמן עד לשיחרור המקש • ע"מ לשלב לחיצה על כמה מקשים במקביל נבצע כמה דברים • בהנחה שיש לנו פונקצית תזוזת מצלמה move(amount) • בהנחה שיש לנו פונקציית סיבוב מצלמה rotate(r_amount) • קריאה לפונקציות הנ"ל תתבצע בפונקציית ה display ולא בפונקציית המקלדת, הקריאה תתבצע רק אם יש תזוזה במצלמה • הערכים amount ו r_amount ישונו לפי לחיצה על מקשי המקלדת • הערכים יאופסו ברגע ששיחררנו את מקשי המקלדת

24. OpenGL • OpenGL • המצלמה • תנועה חלקה • כשאר לוחצים על המקשים במקלדת public void keyPressed(KeyEvent arg0) { switch (arg0.getKeyCode()) { case 38: moveAmount = 0.01f; break; case 40: moveAmount =-0.01f; break; case 37: rotateAmount = 0.01f; break; . . . } }

25. OpenGL • OpenGL • המצלמה • תנועה חלקה הפונקציה שתטפל בשיחרור מקש public void keyReleased(KeyEvent arg0) { switch (arg0.getKeyCode()) { case 38: moveAmount = 0.0f; break; case 40: moveAmount = 0.0f; break; case 37: rotateAmount = 0.0f; break; case 39: rotateAmount = 0.0f; break; } }

26. OpenGL • אור וצבע • מראה האובייקט תלוי בכמה דברים • סוג פני השטח של האובייקט • מחוספס ,חלק ,משטח מראה וכו, • מיקום האור וסוגו • יחסית לעין • מיקום העין • יחסית לאור

27. OpenGL • אור וצבע • שלושה סוגי אור • Ambient • אור אחיד...האור המוחזר מכל עצם ומגיע מכל מקום בצורה אחידה. • Diffuse • הבהירות של העצם (בכל נקודה) ביחס למקור האור. (מחושב לפי הזווית בין קרן האור לבין הנורמל לנקודה) • Specular • הברק של העצם ביחס למקור האור (מחושב לפי הזווית בין קרן האור לבין הנורמל לנקודה)

28. OpenGL • אור וצבע • ע"מ להגדיר אור ב-OpenGL צריך להגדיר: • מיקום האור • סוג החומר של העצם • הנורמלים של הקודקודים • וכמובן צריך להודיע לOpenGL- שאנחנו נשתמש באור • gl.glEnable(GL_LIGHTING)

29. OpenGL • אור וצבע • OpenGL תומכת ב-8 מקורות אור • נאפשר כל מקור בנפרד ע"י glEnable(GL_LIGHTn) כאשר 07<n< • ונגדיר את המאפיינים של כל מקור ע"י • ווקטור ערכים float values[] = {0.0, 1.0, 0.0, 1.0}; gl.glLightfv(GL_LIGHT2,GL_DIFFUSE,values); • ערכים אפשרייםGL.GL_AMBIENT, GL.GL_DIFFUSE: GL.GL_SPECULAR ,GL.GL_POSITION

30. OpenGL • אור • דוגמה float color[4] = {0.0, 0.85, 0.0, 1.0}; float ambient[4] = {0.05, 0.05, 0.05, 1.0}; float position[4] = {0.0, 1.0, 1.0}; Init(GLAutoDrawable arg0){ GL gl = arg0.getGL(); gl.glEnable(GL_LIGHTING); gl.glEnable(GL_LIGHT0); } Display(GLAutoDrawable arg0){ GL gl = arg0.getGL(); gl.glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, ambient); gl.glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, color); gl.glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, color); gl.glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, position); }

31. OpenGL • אור • סוגי האור: • אור קבוע • אור הנע מסביב לאובייקט • אור הנע עם המצלמה

32. OpenGL • אור • אור קבוע • האור יוגדר לאחר הגדרת ה-Viewport כלומר לאחר gllookAt gl.glMatrixMode(GL_MODELVIEW) ; gl.glLookAt / any view transform gl.glLight(GL_POSITION/DIRECTION) gl.glRotate/glTranslate/glScale - on the objects.

33. OpenGL • אור • אור הנע מסביב לאובייקט • האור יוגדר בנפרד וללא קשר ל-Viewport gl.glMatrixMode(GL_MODELVIEW) ; gl.glLookAt / any view transform gl.glPushMatrix() ; gl.glTranslate() / glRotate() (for light pos and dir) gl.glLight(GL_POSITION/DIRECTION) gl.glPopMatrix() ; gl.glBegin() … gl.glEnd() // Draw the objects.

34. OpenGL • אור • אור הנע עם המצלמה • האור יוגדר לפני ה-Viewport כלומר לפני glLookAt gl.glMatrixMode(GL_MODELVIEW) ; gl.glLoadIdentity() ; gl.glLight(GL_POSITION/DIRECTION) gl.glLookAt / any view transform gl.glTranslate() / glRotate() (for objects) gl.glBegin() … glEnd() // Draw the objects.

35. OpenGL • אור • הגדרת חומרים • כדי לדעת את כמות האור המוחזר מהאובייקט עלינו להגדיר גם מאיזה סוג חומר הוא • הגדרת חומרים נעשית דומה מאוד להגדרת אור

36. OpenGL • אור • הגדרת חומרים • הגדרת חומר מוחלת על כל האובייקטים המצויירים עד אשר משנים את ההגדרה • נשתמש בפונקציה • gl.glMaterialfv(GL_FRONT, p_name, p);

37. OpenGL • אור • הגדרת חומרים • כפי שראינו בהרצאה כל חומר מחזיר את שלושת הסוגים של האור לכן גם כאן נגדיר את שלושת הסוגים • Ambient ו diffuse בדרך כלל הם אותו צבע • Specular מוגדר בדרך כלל בגוון של אפור (מתכתי)

38. OpenGL • אור • הגדרת חומרים • GL_SHININESS מגדיר את כמות הברק של האובייקט float m_color[4] = {0.0, 0.85, 0.0, 1.0}; float s_color[4] = {0.8, 0.8, 0.8, 1.0}; float shininess[1] = {120.0}; gl.glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, m_color); gl.glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, s_color); glMaterialfv(GL_FRONT, gl.GL_SHININESS, shininess);

39. OpenGL • אור • הגדרת חומרים • GL_FRONT אומר בעצם להגדיר את הפוליגונים רק בצד הקידמי שלהם • איך נדע מה הצד הקידמי ומה הצד האחורי? נגדיר • gl.glFrontFace(GLenum mode) קובע איך יוגדרו הצדדים • CCW-נגד כיוון השעון GL.GL_CCW • CW –עם כיוון השעון GL.GL_CW • אחרי ההגדרה הזאת סדר הכנסת הקודקודים קובע את הפנים והאחור

40. OpenGL • אור • הגדרת חומרים v1 v1 v3 v2 v2 v3 ClockWise CounterClockWise

41. OpenGL • אור • נורמלים • כדי לגעת איך האור מוחזר עלינו לדעת את מיקום האובייקט יחסית לאור לכן נצטרך להגדיר נורמל לכל קודקוד שאנחנו מגדירים • הגדרת נורמל מתבצעת בעזרת glNormal3f(x, y, z);

42. OpenGL • אור • נורמלים • הגדרת הנורמלים נעשית בעת הגדרת האובייקט • לפני שנקרא ל-gl.glVertex3f נקרא ל-gl.glNormal3f והקודקוד שיבוא אחריו יקבל את הנורמל • נורמל צריך להיות ווקטור היחידה לכן או שננרמל אותו לפני כן או שנגדיר ל openGL לנרמל את הווקטורים אוטומטית ע"י gl.glEnable(GL.GL_NORMALIZE);

43. שאלות?