[دروس] النقر و التحديد و عملية التمثيل في عالم الأوبن جي أل درس في أوبن جي أل

بسم الله الرحمن الرحيم و السلام عليكم

جاري هذا الموضوع حول مجالات التحكم في عالم الأوبن جي أل , لربما كنت دائما تحاول ربط مؤشر الفأرة بعالم الأوبن جي أل الثلاثي الأبعاد , هذا الموضوع كتبته خصيصا لذلك و سأتطرق إلى كل شيء بإذن الله تعالى.
التحديد
هناك منهاج يدعى بالتحديد أي selection و هو وسيلة تمكننا من معرفة الكائن أو المجسم المتموضع في عالم الأوبن جي أل بصورة أخرى سأشرح ما يدور خلف كواليس التحديد في عالم الأوبن جي أل:
في البداية نقوم برسم المشهد و بطبيعة الحال سيكون في ذاكرة الإيطار framebuffer و بعدها نجعل التطبيق أي البرنامج يقفز من النمط الحالي التصير render و هو الإفتراضي إلى نمط آخر و هو اللتحديد selection ومن ثم نعرض المشهد , هل فهمت ما أقصد , أي أن عملية التحديد لن تحصل إلا في نمط التحديد mode selection , من المنطقي ألا يتغير محتوى ذاكرة الإيطار حيت يتم الخروج من نمط التحديد و الإنتقال إلى نمط التصيير render , عندها سيرجع السيد أوبن جي أل قائمة تحتوي على بيانات ناتجة عن تقاطع الكائنات أو المجسمات المتموضعة في عالم الأوبن جي أل مع حجم الرؤية المحدد viewing folume ( حجم الرؤية هو دليل نحدده نحن وهو معرف بواسطة نمط الرؤية الحالي و مصفوفة الإسقاط و أي إضافات خاصة بمسطحات القص ),كل شكل يتقاطع مع حجم الرؤية سيولد تداخل hit (عموما أعتمد في ترجمة المرادفات حسب الخاصية و ليس المعنى)و بعد ذلك يقوم السيد أوبن جي أل بتمرير المعرفات الخاصة بكل مجسم في مصفوفة من نوع integer تدعى تلك المعرفات بالأسماء names و بعض البيانات المرافقة لها .
هذه المراحل تمثل ميكانيزمة التحديد يرجى التقيد بها:
1- تخصيص مصفوفة لتحتفظ بالتداخلات و بياناتها و يتم إنشاء هذه المصفوفة عن طريق إستدعاء الدالة glSelectBuffer .
2- المرور إلى نمط التحديد عن طريق تمرير الدليل GL_SELECT إلى الدالة glRenderMode .
3- إعداد المكدس و تهيئته بأول إسم يحتل القائمة بالدالة glInitNames ثم نقوم بحجز إسم لكل شكل أو مجسم في المكدس عن طريق الدالة glPushName .
4- تعريف حجم رؤية مناسب و حجز و تحرير مصفوفات التحويل الحالية بإستعمال الدالتان glPushMatrix و glPopMatrix .
5- إعداد الأشكال و المجسمات التي ترغب في تحديدها لحظة تنفيذك للبرنامج.
6- الخروج من نمط التحديد و العودة إلى نمط التصير للقيام بمعالجة البيانات التي أرجعها السيد أوبن جي أل hit record .

 void glSelectBuffer(GLsizei size, GLuint *buffer);

GLint glRenderMode(GLenum mode);

glInitNames();
glPushName(0);
glPushMatrix(); /* حجز التحويل الحالي  */
/* هنا قد ننشئ حجم الرؤية المرغوب فيه */
glLoadName(1);
drawSomeObject();
glLoadName(2);
drawAnotherObject();
glLoadName(3);
drawYetAnotherObject();
drawJustOneMoreObject();
glPopMatrix(); /* تحرير التحويل المحجوز*/

void glInitNames(void);

void glPushName(GLuint name);

void glPopName(void);

void glLoadName(GLuint name);

هذه الدالة تعيد القيمة إلى قمة مكدس الإسم مع الإسم name , قد تحدث الدالة glLoadName الخطأ GL_INVALID_OPERATION إذا ما كان مكدس الإسم فارغا بعد إستدعاء الدالة glInitNames .

إن إستدعاء أحد الدوال الثلاثة glPushName و glPopName وglLoadName تكون غير فعالة في حالة كان التطبيق ليس في نمط التحديد .
التداخلات hit records
بعد خروج التطبيق من نمط التحديد و الدخول إلى نمط التصيير يقوم السيد أوبن جي أل بإرجاع عدد التداخلات و بعض البيانات في المصفوفة المحدد بالدالة glSelectBuffer من الظاهر أن لدى هذا النوع من البيانات ذاكرة خاصة به . و يتكون كل تداخل من أربع بيانات و بالترتيب التالي:
1- عدد الأسماء في مكدس الإسم أين ظهر التداخل.
2- كلا من قيمتا إحداثيات النافذة ل z القصوى zmax و الدنيا zmin لذلك التداخل .
3- قائمة لأسماء الكائنات أو الأشكال أين حدث التحديد أو النقر عليها ( سيأتي موضوع النقر ).
و بحيث أن التطبيق يدخل في كل مرة نمط التحديد سيقوم الأوبن جي أل بإعداد المؤشر نحو بداية المصفوفة و هذا كل ما تكتب بيانات التداخل في المصفوفة أي بمعنى آخر يتم تحديث المؤشر.





مثال عن التحديد

void drawTriangle(GLfloat x1, GLfloat y1, GLfloat x2,
GLfloat y2, GLfloat x3, GLfloat y3, GLfloat z)
  {
      glBegin(GL_TRIANGLES);
           glVertex3f(x1, y1, z);
           glVertex3f(x2, y2, z);
           glVertex3f(x3, y3, z);
      glEnd();
}
void drawViewVolume(GLfloat x1, GLfloat x2, GLfloat y1,
GLfloat y2, GLfloat z1, GLfloat z2)
{
     glColor3f(1.0, 1.0, 1.0);
     glBegin(GL_LINE_LOOP);
          glVertex3f(x1, y1, -z1);
          glVertex3f(x2, y1, -z1);
          glVertex3f(x2, y2, -z1);
          glVertex3f(x1, y2, -z1);
     glEnd();
    glBegin(GL_LINE_LOOP);
         glVertex3f(x1, y1, -z2);
         glVertex3f(x2, y1, -z2);
         glVertex3f(x2, y2, -z2);
         glVertex3f(x1, y2, -z2);
     glEnd();
     glBegin(GL_LINES); /* 4 lines */
         glVertex3f(x1, y1, -z1);
         glVertex3f(x1, y1, -z2);
         glVertex3f(x1, y2, -z1);
         glVertex3f(x1, y2, -z2);
         glVertex3f(x2, y1, -z1);
         glVertex3f(x2, y1, -z2);
         glVertex3f(x2, y2, -z1);
         glVertex3f(x2, y2, -z2);
     glEnd();
}
void drawScene(void)
{
     glMatrixMode(GL_PROJECTION);
     glLoadIdentity();
     gluPerspective(40.0, 4.0/3.0, 1.0, 100.0);
     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
     glLoadIdentity();
     gluLookAt(7.5, 7.5, 12.5, 2.5, 2.5, -5.0, 0.0, 1.0, 0.0);
     glColor3f(0.0, 1.0, 0.0); /* green triangle */
          drawTriangle(2.0, 2.0, 3.0, 2.0, 2.5, 3.0, -5.0);
     glColor3f(1.0, 0.0, 0.0); /* red triangle */
          drawTriangle(2.0, 7.0, 3.0, 7.0, 2.5, 8.0, -5.0);
     glColor3f(1.0, 1.0, 0.0); /* yellow triangles */
          drawTriangle(2.0, 2.0, 3.0, 2.0, 2.5, 3.0, 0.0);
          drawTriangle(2.0, 2.0, 3.0, 2.0, 2.5, 3.0, -10.0);
          drawViewVolume(0.0, 5.0, 0.0, 5.0, 0.0, 10.0);
}
void processHits(GLint hits, GLuint buffer[])
{
    unsigned int i, j;
    GLuint names, *ptr;
    printf(“hits = %d\n”, hits);
    ptr = (GLuint *) buffer;
    for (i = 0; i < hits; i++) 
          { /* for each hit */
                  names = *ptr;
                  printf(“ number of names for hit = %d\n”, names); ptr++;
                  printf(“ z1 is %g;”, (float) *ptr/0x7fffffff); ptr++;
                  printf(“ z2 is %g\n”, (float) *ptr/0x7fffffff); ptr++;
                  printf(“ the name is “);
                  for (j = 0; j < names; j++) 
                           { /* for each name */
                                     printf(“%d “, *ptr); ptr++;
                           }
                  printf(“\n”);
          }
}

#define BUFSIZE 512

void selectObjects(void)
{
    GLuint selectBuf[BUFSIZE];
    GLint hits;
    glSelectBuffer(BUFSIZE, selectBuf);
    (void) glRenderMode(GL_SELECT);
    glInitNames();
    glPushName(0);
         glPushMatrix();
               glMatrixMode(GL_PROJECTION);
               glLoadIdentity();
               glOrtho(0.0, 5.0, 0.0, 5.0, 0.0, 10.0);
               glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
               glLoadIdentity();
               glLoadName(1);
                   drawTriangle(2.0, 2.0, 3.0, 2.0, 2.5, 3.0, -5.0);
               glLoadName(2);
                   drawTriangle(2.0, 7.0, 3.0, 7.0, 2.5, 8.0, -5.0);
               glLoadName(3);
                   drawTriangle(2.0, 2.0, 3.0, 2.0, 2.5, 3.0, 0.0);
                   drawTriangle(2.0, 2.0, 3.0, 2.0, 2.5, 3.0, -10.0);
           glPopMatrix();
           glFlush();
           hits = glRenderMode(GL_RENDER);
           processHits(hits, selectBuf);
}
void init(void)
{
     glEnable(GL_DEPTH_TEST);
     glShadeModel(GL_FLAT);
}
void display(void)
{
    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
      drawScene();
    selectObjects();
    glFlush();
}
int main(int argc, char** argv)
{
    glutInit(&argc, argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);
    glutInitWindowSize(200, 200);
    glutInitWindowPosition(100, 100);
    glutCreateWindow(argv[0]);
    init();
    glutDisplayFunc(display);
    glutMainLoop();
    return 0;
}

Resized to 85% (was 768 x 614) - Click image to enlarge

glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 glPushMatrix();
glLoadIdentity();
gluPickMatrix(...);
gluPerspective, glOrtho, gluOrtho2D, or glFrustum
/* ... draw scene for picking ; perform picking ... */
glPopMatrix();

void gluPickMatrix(GLdouble x, GLdouble y, GLdouble width,GLdouble height, GLint viewport[4]);

glGetIntegerv(GL_VIEWPORT, GLint *viewport);

void init(void)
{
glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0);
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glShadeModel(GL_FLAT);
glDepthRange(0.0, 1.0); /* The default z mapping */
}
void drawRects(GLenum mode)
{
if (mode == GL_SELECT)
glLoadName(1);
glBegin(GL_QUADS);
glColor3f(1.0, 1.0, 0.0);
glVertex3i(2, 0, 0);
glVertex3i(2, 6, 0);
glVertex3i(6, 6, 0);
glVertex3i(6, 0, 0);
glEnd();
if (mode == GL_SELECT)
glLoadName(2);
glBegin(GL_QUADS);
glColor3f(0.0, 1.0, 1.0);
glVertex3i(3, 2, -1);
glVertex3i(3, 8, -1);
glVertex3i(8, 8, -1);
glVertex3i(8, 2, -1);
glEnd();
if (mode == GL_SELECT)
glLoadName(3);
glBegin(GL_QUADS);
glColor3f(1.0, 0.0, 1.0);
glVertex3i(0, 2, -2);
glVertex3i(0, 7, -2);
glVertex3i(5, 7, -2);
glVertex3i(5, 2, -2);
glEnd();
}
void processHits(GLint hits, GLuint buffer[])
{
unsigned int i, j;
GLuint names, *ptr;
printf(“hits = %d\n”, hits);
ptr = (GLuint *) buffer;
for (i = 0; i < hits; i++) { /* for each hit */
names = *ptr;
printf(“ number of names for hit = %d\n”, names); ptr++;
printf(“ z1 is %g;”, (float) *ptr/0x7fffffff); ptr++;
printf(“ z2 is %g\n”, (float) *ptr/0x7fffffff); ptr++;
printf(“ the name is “);
for (j = 0; j < names; j++) { /* for each name */
printf(“%d “, *ptr); ptr++;
}
printf(“\n”);
}
}
#define BUFSIZE 512
void pickRects(int button, int state, int x, int y)
{
GLuint selectBuf[BUFSIZE];
GLint hits;
GLint viewport[4];
if (button != GLUT_LEFT_BUTTON || state != GLUT_DOWN)
return;
glGetIntegerv(GL_VIEWPORT, viewport);
glSelectBuffer(BUFSIZE, selectBuf);
(void) glRenderMode(GL_SELECT);
glInitNames();
glPushName(0);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glPushMatrix();
glLoadIdentity();
/* create 5x5 pixel picking region near cursor location */
gluPickMatrix((GLdouble) x, (GLdouble) (viewport[3] - y),
5.0, 5.0, viewport);
glOrtho(0.0, 8.0, 0.0, 8.0, -0.5, 2.5);
drawRects(GL_SELECT);
glPopMatrix();
glFlush();
hits = glRenderMode(GL_RENDER);
processHits(hits, selectBuf);
}
void display(void)
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
drawRects(GL_RENDER);
glFlush();
}
void reshape(int w, int h)
{
glViewport(0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h);
glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();
glOrtho(0.0, 8.0, 0.0, 8.0, -0.5, 2.5);
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
glLoadIdentity();
}
int main(int argc, char **argv)
{
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE | GLUT_RGB | GLUT_DEPTH);
glutInitWindowSize(200, 200);
glutInitWindowPosition(100, 100);
glutCreateWindow(argv[0]);
init();
glutMouseFunc(pickRects);
glutReshapeFunc(reshape);
glutDisplayFunc(display);
glutMainLoop();
return 0;
}

Resized to 85% (was 768 x 614) - Click image to enlarge

void gluLookAt(GLdouble eyex, GLdouble eyey, GLdouble eyez,
GLdouble centerx, GLdouble centery, GLdouble centerz,
GLdouble upx, GLdouble upy, GLdouble upz);

int gluUnProject(GLdouble winx, GLdouble winy, GLdouble winz,
const GLdouble modelMatrix[16],
const GLdouble projMatrix[16],
const GLint viewport[4],
GLdouble *objx, GLdouble *objy, GLdouble *objz);

Resized to 85% (was 768 x 614) - Click image to enlarge

#include <windows.h>
#include <GL/glut.h>
#include <stdio.h>
#define RED 1
GLdouble wx, wy, wz, Mx, My, Mz, Ax, Ay, Az, t, tab[10][3];
int ss = 0;
void display(void)
{
   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
   glColor3f(1.,1.,1.);
           glPushMatrix();
        glTranslatef(0.,0.,-0.2);
         glutSolidSphere(0.1,10,10);
    glPopMatrix();
   
    glPushMatrix();
         glTranslatef((float)Mx,(float)My,(float)Mz);
         if (ss == 1)    glColor3f(0.,0.,1.);
                        glutSolidSphere(0.01,10,10);
                       glColor3f(1.,1.,1.);
                         glPopMatrix();
    glFlush();
}

void reshape(int w, int h)
{
   glViewport (0, 0, (GLsizei) w, (GLsizei) h);
   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
   glLoadIdentity();
   glFrustum(-0.5, 0.5, -0.5, 0.5,1,10);
   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
   glLoadIdentity();
   gluLookAt (Ax, Ay, Az, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0);

}

void mouse(int button, int state, int x, int y)
{
   GLint viewport[4];
   GLdouble mvmatrix[16], projmatrix[16];
   GLfloat realy;
      switch (button) {
      case GLUT_LEFT_BUTTON:
         if (state == GLUT_DOWN) {
            glGetIntegerv (GL_VIEWPORT, viewport);
            glGetDoublev (GL_MODELVIEW_MATRIX, mvmatrix);
            glGetDoublev (GL_PROJECTION_MATRIX, projmatrix);
            realy = viewport[3] - (GLint) y ;
            printf ("Coordinates at cursor are (%4d, %4d)\n", x, (int)realy);
                gluUnProject ((GLdouble) x, (GLdouble) realy, (GLdouble) 0,
mvmatrix, projmatrix, viewport, &wx, &wy, &wz);
            t=3; // fix t to 3
            Mx = t*(wx-Ax)+Ax; //we calacul position of m with t
                My = t *(wy-Ay) +Ay;
            Mz =t*(wz-Az)+Az ;
               printf ("Coordinates at cursor are (%4f, %4f,%4f)\n", (float)Mx, (float)My, (float)Mz);
               glutPostRedisplay();

         }
         break;
      case GLUT_RIGHT_BUTTON:
         if (state == GLUT_DOWN)
            exit(0);
         break;
      default:
         break;
   }
}

void keyboard(unsigned char key, int x, int y)
{
   switch (key) {
      case 27:
         exit(0);
         break;
   }
}

void processMenuEvents(int option) {
switch (option) {
case RED :
ss=1;
 break;
}
glutPostRedisplay();
}

 int main(int argc, char** argv)
{
     wx=0; wy=0; wz=0;
     Ax=2; Ay=2; Az=5.0;
   glutInit(&argc, argv);
   glutInitDisplayMode (GLUT_SINGLE | GLUT_RGB);
   glutInitWindowSize (500, 500);
   glutInitWindowPosition (100, 500);
   glutCreateWindow (argv[0]);
   int menu = glutCreateMenu(processMenuEvents);
   glutAddMenuEntry("Red",RED);
   glutAttachMenu(GLUT_RIGHT_BUTTON);
   glutDisplayFunc(display);
   glutReshapeFunc(reshape);
   glutKeyboardFunc (keyboard);
   glutMouseFunc(mouse);
   glutMainLoop();
   return 0;
}