Vetores Normais
Um vetor normal (n) a uma face, ou
superficie, é um vetor perpendicular a essa
face. Os vetores normais determinam as
faces visíveis para o observador virtual e
também especifica qual será a cor de cada
ponto das faces que compõe o objeto.
Função OpenGL
void glNormal3f(GLfloat nx, GLfloat ny,
GLfloat nz)
Função usada para especificar o vetor
normal para cada face que será exibida.
Os parâmetros correspondem aos valores
(GLfloat) dos elementos x, y e z do vetor
normal.
Prática
Faremos a implementação de um Cubo,
cujos vértices possuem cores diferentes que
correspondem às cores básicas do modelo
de cor RGB e às suas combinações.
Variáveis globais
// Variáveis para controles de navegação
GLfloat angle, fAspect;
GLfloat rotX, rotY, rotX_ini, rotY_ini;
GLfloat obsX, obsY, obsZ, obsX_ini,
obsY_ini, obsZ_ini;
int x_ini,y_ini,bot;
Definição de iluminação
// Função responsável pela especificação dos parâmetros de iluminação
void DefineIluminacao (void)
{
GLfloat luzAmbiente[4]={0.25,0.25,0.25,1.0};
GLfloat luzDifusa[4]={0.7,0.7,0.7,1.0};
// "cor"
GLfloat posicaoLuz0[4]={0.0, 80.0, 0.0, 1.0};
GLfloat posicaoLuz1[4]={0.0, -80.0, 0.0, 1.0};
// Ativa o uso da luz ambiente
glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT, luzAmbiente);
// Define os parâmetros da luz de número 0
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, luzAmbiente);
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, luzDifusa );
glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, posicaoLuz0 );
// Define os parâmetros da luz de número 1
glLightfv(GL_LIGHT1, GL_AMBIENT, luzAmbiente);
glLightfv(GL_LIGHT1, GL_DIFFUSE, luzDifusa );
glLightfv(GL_LIGHT1, GL_POSITION, posicaoLuz1 );
}
Nesse programa, na função
DesenhaCuboRGB, inicialmente foram
desenhadas as linhas pretas que
correspondem ao contorno do cubo.
Depois, as faces do cubo foram pintadas,
de acordo com os valores de cor dos
vértices, em tons dégradés.
// Função que desenha um cubo cujas cores dos vértices
// mostram como é o espaço RGB
void DesenhaCuboRGB(void)
{
// Desenhas as linhas das "bordas" do cubo
glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);
glLineWidth(1.6f);
glBegin(GL_LINE_LOOP); // frontal
glVertex3f(40.0, 40.0, 40.0);
glVertex3f(-40.0, 40.0, 40.0);
glVertex3f(-40.0, -40.0, 40.0);
glVertex3f(40.0, -40.0, 40.0);
glEnd();
glBegin(GL_LINE_LOOP); // posterior
glVertex3f(40.0, 40.0, -40.0);
glVertex3f(40.0, -40.0, -40.0);
glVertex3f(-40.0, -40.0, -40.0);
glVertex3f(-40.0, 40.0, -40.0);
glEnd();
glBegin(GL_LINES); // laterais
glVertex3f(-40.0, 40.0, -40.0);
glVertex3f(-40.0, 40.0, 40.0);
glVertex3f(-40.0, -40.0, -40.0);
glVertex3f(-40.0, -40.0, 40.0);
glVertex3f(40.0, 40.0, -40.0);
glVertex3f(40.0, 40.0, 40.0);
glVertex3f(40.0, -40.0, -40.0);
glVertex3f(40.0, -40.0, 40.0);
glEnd();
// Desenha as faces do cubo preenchidas
// Face frontal
glBegin(GL_QUADS);
glNormal3f(0.0, 0.0, 1.0); // Normal da face
glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(40.0, 40.0, 40.0);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(-40.0, 40.0, 40.0);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);
glVertex3f(-40.0, -40.0, 40.0);
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
glVertex3f(40.0, -40.0, 40.0);
// Face posterior
glNormal3f(0.0, 0.0, -1.0);
glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);
glVertex3f(40.0, 40.0, -40.0);
glColor3f(1.0f, 0.0f, 1.0f);
glVertex3f(40.0, -40.0, -40.0);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
glVertex3f(-40.0, -40.0, -40.0);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 1.0f);
glVertex3f(-40.0, 40.0, -40.0);
// Face lateral esquerda
glNormal3f(-1.0, 0.0, 0.0);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(-40.0, 40.0, 40.0);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 1.0f);
glVertex3f(-40.0, 40.0, -40.0);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
glVertex3f(-40.0, -40.0, -40.0);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);
glVertex3f(-40.0, -40.0, 40.0);
// Face lateral direita
glNormal3f(1.0, 0.0, 0.0);
glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(40.0, 40.0, 40.0);
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
glVertex3f(40.0, -40.0, 40.0);
glColor3f(1.0f, 0.0f, 1.0f);
glVertex3f(40.0, -40.0, -40.0);
glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);
glVertex3f(40.0, 40.0, -40.0);
// Face superior
glNormal3f(0.0, 1.0, 0.0);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 1.0f);
glVertex3f(-40.0, 40.0, -40.0);
glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(-40.0, 40.0, 40.0);
glColor3f(1.0f, 1.0f, 0.0f);
glVertex3f(40.0, 40.0, 40.0);
glColor3f(1.0f, 1.0f, 1.0f);
glVertex3f(40.0, 40.0, -40.0);
// Face inferior
glNormal3f(0.0, -1.0, 0.0);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f);
glVertex3f(-40.0, -40.0, -40.0);
glColor3f(1.0f, 0.0f, 1.0f);
glVertex3f(40.0, -40.0, -40.0);
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f);
glVertex3f(40.0, -40.0, 40.0);
glColor3f(0.0f, 0.0f, 0.0f);
glVertex3f(-40.0, -40.0, 40.0);
glEnd();
}
Função Desenha
// Função callback de redesenho da janela de visualização
void Desenha(void)
{
// Limpa a janela de visualização com a cor
// de fundo definida previamente
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
// Chama a função que especifica os parâmetros de iluminação
DefineIluminacao();
DesenhaCuboRGB();
// Executa os comandos OpenGL
glutSwapBuffers();
}
Observador
// Função usada para especificar a posição do observador
virtual
void PosicionaObservador(void)
{
// Especifica sistema de coordenadas do modelo
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
// Inicializa sistema de coordenadas do modelo
glLoadIdentity();
DefineIluminacao();
// Posiciona e orienta o observador
glTranslatef(-obsX,-obsY,-obsZ);
glRotatef(rotX,1,0,0);
glRotatef(rotY,0,1,0);
}
Visualização
// Função usada para especificar o volume de visualização
void EspecificaParametrosVisualizacao(void)
{
// Especifica sistema de coordenadas de projeção
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
// Inicializa sistema de coordenadas de projeção
glLoadIdentity();
// Especifica a projeção perspectiva
// (angulo, aspecto, zMin, zMax)
gluPerspective(angle,fAspect,0.5,1000);
PosicionaObservador();
}
Teclas Especiais
// Função callback para tratar eventos de teclas especiais
void TeclasEspeciais (int tecla, int x, int y)
{
switch (tecla)
{
case GLUT_KEY_HOME:
if(angle>=10) angle -=5;
break;
case GLUT_KEY_END: if(angle<=150) angle +=5;
break;
}
EspecificaParametrosVisualizacao();
glutPostRedisplay();
}
Funções Mouse
// Função callback para eventos de botões do mouse
void GerenciaMouse(int button, int state, int x, int y)
{
if(state==GLUT_DOWN)
{
// Salva os parâmetros atuais
x_ini = x;
y_ini = y;
obsX_ini = obsX;
obsY_ini = obsY;
obsZ_ini = obsZ;
rotX_ini = rotX;
rotY_ini = rotY;
bot = button;
}
else bot = -1;
}
Funções auxiliares de mov. Mouse
// Função callback para eventos de movimento do mouse
#define SENS_ROT
5.0
#define SENS_OBS
10.0
#define SENS_TRANSL
10.0
void GerenciaMovim(int x, int y)
{
// Botão esquerdo ?
if(bot==GLUT_LEFT_BUTTON)
{
// Calcula diferenças
int deltax = x_ini - x;
int deltay = y_ini - y;
// E modifica ângulos
rotY = rotY_ini - deltax/SENS_ROT;
rotX = rotX_ini - deltay/SENS_ROT;
}
// Botão direito ?
else if(bot==GLUT_RIGHT_BUTTON)
{
// Calcula diferença
int deltaz = y_ini - y;
// E modifica distância do observador
obsZ = obsZ_ini + deltaz/SENS_OBS;
}
// Botão do meio ?
else if(bot==GLUT_MIDDLE_BUTTON)
{
// Calcula diferenças
int deltax = x_ini - x;
int deltay = y_ini - y;
// E modifica posições
obsX = obsX_ini + deltax/SENS_TRANSL;
obsY = obsY_ini - deltay/SENS_TRANSL;
}
PosicionaObservador();
glutPostRedisplay();
}
Tamanho da Janela
// Função callback chamada quando o tamanho da janela é alterado
void AlteraTamanhoJanela(GLsizei w, GLsizei h)
{
// Para previnir uma divisão por zero
if ( h == 0 ) h = 1;
// Especifica as dimensões da viewport
glViewport(0, 0, w, h);
// Calcula a correção de aspecto
fAspect = (GLfloat)w/(GLfloat)h;
EspecificaParametrosVisualizacao();
}
// Função responsável por inicializar parâmetros e variáveis
void Inicializa (void)
{
// Define a cor de fundo da janela de visualização como branca
glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
// Habilita a definição da cor do material a partir da cor corrente
glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);
//Habilita o uso de iluminação
glEnable(GL_LIGHTING);
// Habilita a luz de número 0
glEnable(GL_LIGHT0);
// Habilita a luz de número 1
glEnable(GL_LIGHT1);
// Habilita o depth-buffering
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
// Habilita o modelo de colorização de Gouraud
glShadeModel(GL_SMOOTH);
// Inicializa a variável que especifica o ângulo da
projeção
// perspectiva
angle=45;
// Inicializa as variáveis usadas para alterar a posição do
// observador virtual
rotX = 0;
rotY = 0;
obsX = obsY = 0;
obsZ = 150;
}
// Programa Principal
int main(void)
{
// Define do modo de operação da GLUT
glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);
// Especifica a posição inicial da janela GLUT
glutInitWindowPosition(5,5);
// Especifica o tamanho inicial em pixels da janela GLUT
glutInitWindowSize(450,450);
// Cria a janela passando como argumento o título da mesma
glutCreateWindow("Cubo RGB");
// Registra a função callback de redesenho da janela de visualização
glutDisplayFunc(Desenha);
// Registra a função callback de redimensionamento da janela de visualização
glutReshapeFunc(AlteraTamanhoJanela);
// Registra a função callback para tratamento das teclas normais
glutKeyboardFunc (Teclado);
// Registra a função callback para tratamento das teclas especiais
glutSpecialFunc (TeclasEspeciais);
// Registra a função callback para eventos de botões do mouse
glutMouseFunc(GerenciaMouse);
// Registra a função callback para eventos de movimento do mouse
glutMotionFunc(GerenciaMovim);
// Chama a função responsável por fazer as inicializações
Inicializa();
// Inicia o processamento e aguarda interações do usuário
glutMainLoop();
return 0;
}