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Computergrafik und OpenGL von Orlamünder, Dieter (eBook)

  • Verlag: Hanser Fachbuchverlag
eBook (PDF)
24,90 €
inkl. gesetzl. MwSt.
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Online verfügbar

Computergrafik und OpenGL

Das Lehrbuch stellt die theoretischen Grundlagen zu den wichtigsten Themenbereichen der Computergrafik, wie Rastergrafik, Modellierung, Transformation, Projektion, Clipping, Sichtbarkeit, Farbe und Beleuchtung sowie Texturen vor. Anschließend wird die Theorie jeweils mit der unter Windows verfügbaren Grafik-Bibliothek OpenGL in Beispielen, Übungen und zugeordneten Projekten praktisch umgesetzt. Dafür bieten die Autoren unter der Software-Entwicklungsumgebung Delphi einen Prototyp an. Die Beispiele, Übungen und Projekte sind so allgemein angelegt, dass sie an spezielle Problemstellungen angepasst werden können. Die zu diesem Buch entwickelten Beispielprojekte und Lösungen zu den Übungsaufgaben sind über eine Website verfügbar und bilden so die Basis für individuelle Grafikentwicklungen. Das Buch ist auch für Einsteiger geeignet und baut auf den Vorkenntnissen in Mathematik und Informatik der 10. Klasse auf. Die Autoren Prof. em. Dr. habil. Orlamünder lehrte Computergrafik und Informatik an der TU Dresden. Dr. Mascolus ist wissenschaftlicher Mitarbeiter der TU Dresden, betreut Übungen und Praktika zur Computergrafik und hält eigene Vorlesungen.

Produktinformationen

    Format: PDF
    Kopierschutz: watermark
    Seitenzahl: 319
    Sprache: Deutsch
    ISBN: 9783446400726
    Verlag: Hanser Fachbuchverlag
    Größe: 4745kBytes
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Computergrafik und OpenGL

2 Grafische Bibliothek OpenGL (S. 12-13)

2.1 Konzepte und Entwurfsziele

OpenGL (Open Graphics Library) ist eine Softwareschnittstelle (Interface) zu grafikfähiger Hardware. Die Entwicklung von OpenGL wird durch ein Architecture Review Board (ARB) gesteuert und berwacht. Diesem Gremium gehüren die bedeutenden Hard- und Softwarehersteller Silicon Graphics, IBM, Hewlett Packard, SUN und Microsoft sowie weitere an. Standardliteratur zu OpenGL sind [KemFra00] und [WoNeDa00]. Zweck von OpenGL ist die Unterstützung der Darstellung von zwei- und dreidimensionalen grafischen Objekten mittels eines oder mehrerer Bildspeicher und anwendungsspezifisch weiterer spezieller Speicher.

Die grafischen Objekte werden entweder durch Raumpunkte (Vertices) beschrieben oder sie bestehen aus digitalisierten Bildern (Images, Bitmaps, Pixelmaps) in Form rechteckiger Pixelfelder. Das Interface enthält zu diesem Zweck einen umfangreichen Satz Prozeduren, Funktionen und Statusinformationen. Neben der Standardbibliothek OpenGL mit den wgl-Routinen gibt es die den Funktionsumfang bzw. den Nutzungskomfort erweiternden Bibliotheken GLU (Graphics Library Utility) und GLUT (Graphics Library Utility Tools). OpenGL basiert auf den anschließend näher beschriebenen Konzepten

- Sprachunabhangigkeit,
- Hardwareorientierung,
- einbettendes Windows-System,
- Client-Server-Architektur und Netzwerkfähigkeit,
- Zustandsautomat.

Sprachunabhängigkeit heißt, OpenGL definiert seine grafische Funktionalität unabhängig von einer existierenden Programmiersprache. Das erfordert aber andererseits, dass für jede reale Sprache eine spezielle Einbindung erfolgen muss. So gibt es beispielsweise für Object Pascal oder Visual C++ zu diesem Zweck die speziellen Bibliotheken opengl32.dll und opengl32.lib. Hardwareorientierung ist im Wesentlichen einerseits dadurch charakterisiert, dass OpenGL hohe Anforderung bezüglich verschiedener Buffer (Speicherblöcke) stellt.

Im Grenzfall sind das bis zu vier Frame Buffer (Bildspeicher) für die Bilddarstellung, der Depth Buffer (Tiefenspeicher) für Sichtbarkeitsentscheidungen, der Stencil Buffer (Maskenspeicher) für die Maskierung von Speicherbereichen, der Accumulation Buffer (Akkumulationsspeicher)", 4 für den akkumulativen Bildaufbau und zusätzlicher Auxiliary Buffer (Hilfsspeicher) für Spezialaufgaben. Als Mindestanforderung mssen für jede OpenGL-Implementierung ein Bildspeicher sowie der Depth, Stencil und Accumulation Buffer im Echtfarbmodus vorhanden sein. Ein Großteil dieser Anforderungen wird heute durch Grafikkarten unterstützt bzw. übernommen. Zur Hardwareorientierung zählen andererseits auch die vielen so genannten Fragmentoperationen. Fragmente sind Pixeldaten, bestehend aus deren Adresse, Farbe, Tiefe und den zugeordneten Texturkoordinaten.

Diese durchlaufen im Modell des OpenGL-Automaten verschiedene Stationen, an denen statusgesteuert bestimmte einfache Operationen durchgeführt werden. Diese Abfolge von Tests und Berechnungen kann gut und effizient in Hardware umgesetzt werden. Einbettendes Windows-System ist das Synonym dafür, dass im Gegensatz zu anderen grafischen Schnittstellen für OpenGL der Ansatz verfolgt wird, unabhängig vom Betriebssystem bzw. einer umgebenden grafischen Benutzeroberfläche zu bleiben. Dies führt dazu, dass für jedes umgebende System zumindest eine Minimalanpassung in Form einer gesonderten Bibliothek notwendig ist. Beispielsweise wird für die Benutzung unter Windows die Bibliothek WGL (Windows Graphics Library) benötigt, die jedoch inzwischen integraler Bestandteil von OpenGL ist.

Durch diese Entscheidung gewinnt OpenGL an Portabilität. Allerdings muss ein solches umgebendes System existieren, um bestimmte Aufgaben, wie beispielsweise Eingaben mit der Maus oder Tastatur, zu bernehmen. Das Fenstersystem von Windows verbindet seinen Gerätekontext (Device Context, DC) mit dem für Op

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