Visualizza wikitesto di Ruotare una sfera usando OpenGL

Mostreremo un possibile codice, usando OpenGL, con il quale verrà disegnata una sfera blu che ruota in 3D in senso antiorario.

E' necessario attivare una ''GLArea'', un ''Timer'', il Componente grafico per la compatibilità con OpenGL (ad esempio: ''gb.gui.qt.opengl''), nonché i Componenti:
* gb.opengl
* gb.opengl.glu
Sarà possibile aumentare o diminuire la dimensione del disegno della Sfera, cliccando rispettivamente sui tasti "+" e "-" della tastiera.
 <FONT Color=gray>' ''Variabile per tenere traccia dell'angolo di rotazione per far ruotare la sfera''</font>
 Private angle As Float
 Private zoom As Short = 50
 
 
 Public Sub Form_Open()
 
  With Me
    .Title = "Sfera che ruota in senso antiorario"
    .Move(0, 0, Screen.AvailableWidth, Screen.AvailableHeight)
    .Arrangement = Arrange.Fill
  End With
 
  Timer1.Delay = 16   <FONT Color=gray>' ''~60 FPS''</font>
  Timer1.Start()
 
 End
 
 
 Public Sub GLArea1_Draw()
 
 <FONT Color=gray>' ''Pulisce il buffer del colore e della profondità (Z-buffer):''</font>
  GL.Clear(GL.COLOR_BUFFER_BIT Or GL.DEPTH_BUFFER_BIT)
 <FONT Color=gray>' ''Abilita il test di profondità (necessario per disegnare correttamente gli oggetti 3D sovrapposti):''</font>
  GL.Enable(GL.DEPTH_TEST)
 
 <FONT Color=gray>' ''Abilita il sistema di illuminazione OpenGL:''</font>
  GL.Enable(GL.LIGHTING)
 <FONT Color=gray>' ''Abilita la luce numero 0:''</font>
  GL.Enable(GL.LIGHT0)
 
 <FONT Color=gray>' ''Imposta la luce come direzionale (ultimo valore = 0.0):''</font>
  Dim lightPos As Float[] = [1.0, 1.0, 1.0, 0.0]
 
 <FONT Color=gray>' ''Componenti della luce: ambientale, diffusa e speculare:''</font>
  Dim ambient  As Float[] = [0.2, 0.2, 0.2, 1.0]    <FONT Color=gray>' ''luce "globale"''</font>
  Dim diffuse  As Float[] = [0.8, 0.8, 0.8, 1.0]    <FONT Color=gray>' ''luce diretta''</font>
  Dim specular As Float[] = [1.0, 1.0, 1.0, 1.0]    <FONT Color=gray>' ''riflessi brillanti''</font>
 
 <FONT Color=gray>' ''Applica luce:''</font>
  GL.Lightfv(GL.LIGHT0, GL.POSITION, lightPos)
  GL.Lightfv(GL.LIGHT0, GL.AMBIENT, ambient)
  GL.Lightfv(GL.LIGHT0, GL.DIFFUSE, diffuse)
  GL.Lightfv(GL.LIGHT0, GL.SPECULAR, specular)
 
 <FONT Color=gray>' ''=== Definizione materiale della sfera ===''
 ' ''Colore e riflessi del materiale della sfera:''</font>
  Dim matAmbient  As Float[] = [0.1, 0.1, 0.3, 1.0]    <FONT Color=gray>' ''colore in ombra''</font>
  Dim matDiffuse  As Float[] = [0.2, 0.4, 1.0, 1.0]    <FONT Color=gray>' ''colore principale''</font>
  Dim matSpecular As Float[] = [1.0, 1.0, 1.0, 1.0]    <FONT Color=gray>' ''riflesso tipo "metallo"''</font>
  Dim shininess As Float = 64.0                        <FONT Color=gray>' ''intensità del riflesso''</font>
 
 <FONT Color=gray>' ''Applica il materiale alla superficie FRONT (anteriore):''</font>
  GL.Materialfv(GL.FRONT, GL.AMBIENT, matAmbient)
  GL.Materialfv(GL.FRONT, GL.DIFFUSE, matDiffuse)
  GL.Materialfv(GL.FRONT, GL.SPECULAR, matSpecular)
  GL.Materialf(GL.FRONT, GL.SHININESS, shininess)
 
 <FONT Color=gray>' ''=== Imposta la proiezione (visione prospettica) ===''</font>
  GL.MatrixMode(GL.PROJECTION)
  GL.LoadIdentity()
 <FONT Color=gray>' ''FOV = 45°, rapporto larghezza/altezza, clip vicino/lontano:''</font>
  Glu.Perspective(zoom, GLArea1.Width / GLArea1.Height, 0.1, 100.0)
 
 <FONT Color=gray>' ''=== Trasformazioni vista ===''</font>
  GL.MatrixMode(GL.MODELVIEW)
  GL.LoadIdentity()
  GL.Translatef(0.0, 0.0, -4.0)         <FONT Color=gray>' ''Sposta la scena indietro (zoom out)''</font>
  GL.Rotatef(angle, 0.0, 1.0, 0.0)      <FONT Color=gray>' ''Ruota attorno all'asse Y (in senso antiorario)''</font>
 
 <FONT Color=gray>' ''=== Disegna la sfera ===''</font>
 <FONT Color=gray>' ''raggio = 1.0, 30 suddivisioni in altezza e larghezza:''</font>
  DrawSphere(1.0, 30, 30)
 
 <FONT Color=gray>' ''Forza l'esecuzione immediata dei comandi:''</font>
  GL.Flush()
 
 End
 
 
 Private Procedure DrawSphere(radius As Float, slices As Integer, stacks As Integer)
 
 <FONT Color=gray>' ''Disegna manualmente una sfera usando coordinate sferiche''
 ' ''slices = numero di "colonne" (longitudine), stacks = "righe" (latitudine)''</font>
 
  Dim i, j As Integer
  Dim theta1, theta2, phi As Float
  Dim x, y, z As Float
 
  For i = 0 To stacks - 1
    theta1 = Pi * i / stacks           <FONT Color=gray>' ''latitudine corrente''</font>
    theta2 = Pi * (i + 1) / stacks     <FONT Color=gray>' ''latitudine successiva''</font>
 
    GL.Begin(GL.QUAD_STRIP)            <FONT Color=gray>' ''Usa strisce di quadrilateri''</font>
 
    For j = 0 To slices
      phi = 2 * Pi * j / slices        <FONT Color=gray>' ''longitudine corrente''</font>
 
 <FONT Color=gray>' ''Primo punto sul "parallelo" corrente:''</font>
      x = Cos(phi) * Sin(theta1)
      y = Cos(theta1)
      z = Sin(phi) * Sin(theta1)
 
      GL.Normal3f(x, y, z)             <FONT Color=gray>' ''Normale per illuminazione''</font>
      GL.Vertex3f(radius * x, radius * y, radius * z)
 
 <FONT Color=gray>' ''Secondo punto sul "parallelo" successivo:''</font>
      x = Cos(phi) * Sin(theta2)
      y = Cos(theta2)
      z = Sin(phi) * Sin(theta2)
      GL.Normal3f(x, y, z)
      GL.Vertex3f(radius * x, radius * y, radius * z)
    Next
 
    GL.End()
  Next
 
 End
 
 
 Public Sub Timer1_Timer()
 
 <FONT Color=gray>' ''Ruota di 1 grado a ogni fotogramma (~60 FPS):''</font>
  angle += 1.0
 <FONT Color=gray>' ''Riavvolge dopo un giro completo:''</font>
  If angle >= 360 Then angle = 0
 <FONT Color=gray>' ''Richiede il ridisegno della scena:''</font>
  GLArea1.Refresh()
 
 End
 
 
 Public Sub Form_KeyPress()   <FONT Color=gray>' ''Gestione della tastiera per controllare lo zoom''</font>
 
  Select Case Key.Code
    Case Key["+"]
      zoom -= 1
    Case Key["-"]
      zoom += 1
  End Select
 
  zoom = Clamp(zoom, 1, 100)
 
  GLArea1.Refresh
 
 End


===Sfera 3D texturizzata con mappa terrestre e coordinate geografiche===
Ora mostreremo un codice per ottenere una sfera 3D texturizzata con mappa terrestre, rotante in senso antiorario e con posizionamento preciso di punti geografici.

Per ottenere la rappresentazione della mappa terrestre al di sopra di una sfera 3D disegnata manualmente in Gambas con OpenGL, è necessario applicare una ''texture''.
<BR>Per pplicare una ''texture'' mappata che rappresenti il globo terrestre, si deve:
* Usare un'immagine 2D rettangolare della Terra (es. la mappa in proiezione equirettangolare, ossia: orizzontale = longitudine, verticale = latitudine);
* Avvolgerla sulla sfera usando coordinate sferiche (UV)
* Farla ruotare, così da simulare il globo.
 
Mostriamo un possibile codice, nel quale sarà mostrato anche un punto rosso sulla posizione geografica della città di Roma.
<BR>Sarà possibile altresì aumentare o diminuire la dimensione del disegno della Sfera, cliccando rispettivamente sui tasti "+" e "-" della tastiera.
 Private angle As Float   <FONT Color=gray>' ''Angolo di rotazione della sfera (animazione)''</font>
 Private texID As Integer   <FONT Color=gray>' ''ID della texture caricata da OpenGL''</font>
 Private textureLoaded As Boolean   <FONT Color=gray>' ''Flag che indica se la texture è stata caricata''</font>
 Private zoom As Short = 50
 
 
 Public Sub Form_Open()
 
  With Me
    .Title = "Sfera che ruota in senso antiorario"
    .Move(0, 0, Screen.AvailableWidth, Screen.AvailableHeight)
    .Arrangement = Arrange.Fill
  End With
 
  Timer1.Delay = 32
  Timer1.Start()
 
 End
 
 
 Public Sub GLArea1_Draw()
 
  If Not textureLoaded Then
    Dim img As Image = Image.Load("<FONT Color=darkgreen>''/tmp/immagine_globo_terrestre.PNG''</font>") 
    texID = LoadTexture(img)
    textureLoaded = True
    Print "Texture caricata in GLArea1_Draw()"
  Endif
 
 <FONT Color=gray>' ''Blocca il disegno se la texture non è ancora stata caricata:''</font>
  If texID = 0 Then Return
 
 <FONT Color=gray>' ''Pulisce schermo e buffer di profondità:''</font>
  GL.Clear(GL.COLOR_BUFFER_BIT Or GL.DEPTH_BUFFER_BIT)
  GL.Enable(GL.DEPTH_TEST)
 
 <FONT Color=gray>' ''Attiva l'uso delle texture:''</font>
  GL.Enable(GL.TEXTURE_2D)
 <FONT Color=gray>' ''Nessuna luce per test chiaro:''</font>
  GL.Disable(GL.LIGHTING)
 <FONT Color=gray>' ''Colore pieno: evita che la texture venga scurita:''</font>
  GL.Color3f(1.0, 1.0, 1.0)
  GL.BindTexture(GL.TEXTURE_2D, texID)
 
 <FONT Color=gray>' ''Imposta proiezione prospettica:''</font>
  GL.MatrixMode(GL.PROJECTION)
  GL.LoadIdentity()
  Glu.Perspective(zoom, GLArea1.Width / GLArea1.Height, 0.1, 100.0)
 
 <FONT Color=gray>' ''Posiziona e ruota la "camera" (ossia l'osservatore):''</font>
  GL.MatrixMode(GL.MODELVIEW)
  GL.LoadIdentity()
  GL.Translatef(0.0, 0.0, -4.0)      ' Allontana la sfera dalla camera
  GL.Rotatef(angle, 0.0, 1.0, 0.0)   ' Ruota la sfera attorno all'asse Y
 
 <FONT Color=gray>' ''Disegna la sfera con la texture mappata:''</font>
  DrawTexturedSphere(1.0, 40, 40)
 
 <FONT Color=gray>' ''Aggiunge un punto geografico visibile (es. Roma):''</font>
  DrawGeoPoint(41.53, 12.32, 1.0)    <FONT Color=gray>' ''latitudine, longitudine, raggio (se il valore del raggio distanzia il punto dalla sfera)''</font>
 
  GL.Flush()
 
 End
 
 
 Public Sub Timer1_Timer()
 
 <FONT Color=gray>' ''Incrementa l'angolo per far ruotare la sfera:''</font>
  angle += 1.0
  If angle >= 360 Then angle = 0
 
 <FONT Color=gray>' ''Richiede il ridisegno della scena:''</font>
  GLArea1.Refresh()
 
 End
 
 
 Private Function LoadTexture(img As Image) As Integer    <FONT Color=gray>' ''Carica la texture da un oggetto Image''</font>
 
  Dim tex As Integer
  Dim w As Integer = img.Width
  Dim h As Integer = img.Height
 
  tex = GL.GenTextures(1)[0]        <FONT Color=gray>' ''Genera un nuovo ID texture''</font>
  GL.BindTexture(GL.TEXTURE_2D, tex)
 
 <FONT Color=gray>' ''Imposta parametri di qualità e comportamento della texture:''</font>
  GL.TexParameteri(GL.TEXTURE_2D, GL.TEXTURE_MIN_FILTER, GL.LINEAR)
  GL.TexParameteri(GL.TEXTURE_2D, GL.TEXTURE_MAG_FILTER, GL.LINEAR)
  GL.TexParameteri(GL.TEXTURE_2D, GL.TEXTURE_WRAP_S, GL.REPEAT)
  GL.TexParameteri(GL.TEXTURE_2D, GL.TEXTURE_WRAP_T, GL.REPEAT)
 
 <FONT Color=gray>' ''Carica i pixel RGBA dell'immagine come texture:''</font>
  GL.TexImage2D(img)
 
  Return tex
 
 End
 
 
 Private Procedure DrawTexturedSphere(radius As Float, slices As Integer, stacks As Integer)    <FONT Color=gray>' ''Disegna una sfera con texture mappata usando coordinate UV''</font>
 
  Dim i, j As Integer
  Dim theta1, theta2, phi As Float
  Dim x, y, z, u, v As Float
 
  For i = 0 To stacks - 1
    theta1 = Pi * i / stacks
    theta2 = Pi * (i + 1) / stacks
 
    GL.Begin(GL.QUAD_STRIP)
    For j = 0 To slices
      phi = 2 * Pi * j / slices
 
 <FONT Color=gray>' ''Primo vertice:''</font>
      x = Cos(phi) * Sin(theta1)
      y = Cos(theta1)
      z = Sin(phi) * Sin(theta1)
 
      u = 1.0 - j / slices            <FONT Color=gray>' ''Inversione asse U per correzione "specchio"''</font>
      v = i / stacks
 
      GL.Normal3f(x, y, z)
      GL.TexCoord2f(u, v)
      GL.Vertex3f(radius * x, radius * y, radius * z)
 
 <FONT Color=gray>' ''Secondo vertice:''</font>
      x = Cos(phi) * Sin(theta2)
      y = Cos(theta2)
      z = Sin(phi) * Sin(theta2)
 
      u = 1.0 - j / slices            <FONT Color=gray>' ''Inversione asse U per correzione "specchio"''</font>
      v = (i + 1) / stacks
 
      GL.Normal3f(x, y, z)
      GL.TexCoord2f(u, v)
      GL.Vertex3f(radius * x, radius * y, radius * z)
    Next
    GL.End()
  Next
 
 End
 
 
 Private Procedure DrawGeoPoint(lat As Float, lon As Float, radius As Float)    <FONT Color=gray>' ''Disegna un punto rosso su una latitudine/longitudine geografica''</font>
 
  Dim theta, phi As Float
  Dim x, y, z As Float
 
 <FONT Color=gray>' ''Conversione coordinate geografiche → coordinate sferiche 3D:''</font>
  theta = Rad(90.0 - lat)
  phi   = Rad(-(lon + 180.0))          <FONT Color=gray>' ''Allineato alla texture centrata sul Pacifico: longitudine reale (est positivo)''</font>
 
  x = radius * Sin(theta) * Cos(phi)
  y = radius * Cos(theta)
  z = radius * Sin(theta) * Sin(phi)
 
  GL.PointSize(3.0)                    <FONT Color=gray>' ''Rende il punto visibile''</font>
  GL.Disable(GL.LIGHTING)
  GL.Disable(GL.TEXTURE_2D)
  GL.Color3f(1.0, 0.0, 0.0)            <FONT Color=gray>' ''Colore rosso''</font>
 
  GL.Begin(GL.POINTS)
    GL.Vertex3f(x, y, z)
  GL.End()
 
  GL.Enable(GL.TEXTURE_2D)
  GL.Enable(GL.LIGHTING)
 
 End
 
 
 Public Sub Form_KeyPress()   <FONT Color=gray>' ''Gestione della tastiera per controllare lo zoom''</font>
 
  Select Case Key.Code
    Case Key["+"]
      zoom -= 1
    Case Key["-"]
      zoom += 1
  End Select
 
  zoom = Clamp(zoom, 1, 100)
 
  GLArea1.Refresh
 
 End