Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial: Unterschied zwischen den Versionen

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Texturen können recht einfach von einer Bitmap in das VRAM kopiert werden, es muss nur das format bekannt sein.
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Version vom 9. Mai 2018, 20:08 Uhr

Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial

Einleitung

Hinweis: Die Sourcen auf GitHub sind aktueller als das Wiki.
Auch befinden sich Beispiele auf GitHub, welche im Wiki nicht dokumentiert sind.

Download

Tutorial

Einrichten und Einstieg

Link Beschreibung
Lazarus fuer OpenGL einrichten
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Einrichten und Einstieg - Lazarus fuer OpenGL einrichten.png

"Lazarus mit OpenGL 3.3"

Was sind die Voraussetzungen. Und wie richte ich Lazarus ein, das dies mit OpenGL 3.3 funktioniert.


Context erzeugen
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Einrichten und Einstieg - Context erzeugen.png

"Eine Arbeitsfläche erzeugen"

Das OpenGL etwas auf den Bildschirm ausgeben kann, wird ein Context, Zeichenfläche gebraucht.

VAO - Daten laden
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Einrichten und Einstieg - VAO - Daten laden.png

"Erste Vectoren"

Das OpenGL weis, was ausgegeben werden muss, speichert man die Eckpunkte einer Mesh in eine Vektor-Array.

Erster Shader
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Einrichten und Einstieg - Erster Shader.png

"Zeichen Routine"

Bevor OpenGL etwas ausgeben kann, werden die Daten in einem Shader-Programm abgearbeitet. Somit stehen einem fast unendliche Effekte zu Verfügung.

Polygonmodus
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Einrichten und Einstieg - Polygonmodus.png

"Wie sollen die Polygone verarbeitet werden ?"

Die Dreiecke/Linien können als Eckpunkte, Drahtgitter oder Vollflächig ausgegeben werden.

Inhaltsverzeichnis

Shader

Link Beschreibung
Einleitung und laden der Shader
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Shader - Einleitung und laden der Shader.png

"Das Herz von OpenGL 3.3"

Sämtliche Effekt werden hier verarbeitet. Was ist ein Shader und wie lädt man ihn in die Grafikkarte.

Einfachster Shader
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Shader - Einfachster Shader.png

"Einfachste Abbarbeitung"

Die minimalste Version eines Shaders.

Uniform Variablen
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Shader - Uniform Variablen.png

"Äusere Beinflussung"

Wie kann ich den Ablauf des Shaders von aussen beeinflussen.

Erste Bewegung
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Shader - Erste Bewegung.png

"Die Mesh sollte nicht statisch sein"

Wie bewege ich eine Mesh im Shader.

Mehrere Shader
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Shader - Mehrere Shader.png

"Einer ist langweilig"

Wie kann ich verschiedene Shader benutzen, da man nicht auf allen Meshes die gleichen Efffekte will.

Schleifen
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Shader - Schleifen.png

"Nicht immer gleich"

Im Shader kann man auch verschiedene Abläufe steuern, die if-Schleife.

Geometrie Shader
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Shader - Geometrie Shader.png

"Zusätliche geometrische Berechnung"

Ein Zusatz-Shader, der zB. Vektoren verdoppeln kann.

Punkte verschieden darstellen
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Shader - Punkte verschieden darstellen.png

"Ein Pixel ist langweilig"

Man kann einen Punkt auf verschiedene Arten darstellen, mit dem Shader eine einfache Sache.

Shader Mandelbrot
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Shader - Shader Mandelbrot.png

"Jetzt wird es komplex"

Mit dem Shader kann man auch ganze Fraktale berechnen.

Wichtige Funktionen
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Kommentar Kommentar Kommentar Kommentar Kommentar Kommentar Kommentar Kommentar Kommentar Kommentar Kommentar

Variablen Namen auslesen
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Shader - Variablen Namen auslesen.png

"Variable auslesen"

Man kann auch ermitteln, welche Variablen im Shader verwendet werden.


Inhaltsverzeichnis

Vertex-Puffer

Link Beschreibung
Einfachster Vertex-Puffer
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Vertex-Puffer - Einfachster Vertex-Puffer.png

"Mesh Daten"

Wie gelangen die Daten der Mesh in die Grafikkarte.

Mehrere Vertex-Puffer, Mehrarbige Mesh
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Vertex-Puffer - Mehrere Vertex-Puffer, Mehrarbige Mesh.png

"Nicht nur Koordinaten"

Die Vector-Daten können mehr enthalten als nur die Koordinaten, hier sind es die Farben der Face.

Vertex-Puffer in 2D
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Vertex-Puffer - Vertex-Puffer in 2D.png

"Es muss nicht immer 3D sein"

Andere Vertex-Daten anstelle von 3D.

Nur eine Array
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Vertex-Puffer - Nur eine Array.png

"Alles zusammen"

Man kann Koordianten, Farben, etc., alles in einen Puffer ablegen.

Vertex-Daten zur Laufzeit modifizieren
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Vertex-Puffer - Vertex-Daten zur Laufzeit modifizieren.png

"Es werde dynamisch"

Man kann die Vertex-Daten zu Laufzeit modifizieren und neu in die Grafikkarte laden.

Shapes (Dreiecke)
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Vertex-Puffer - Shapes (Dreiecke).png

"Nicht nur einzeln Dreiecke"

Man kann die Dreiecke auch zur einer Strip oder Fan zusamenfügen, dies spart Platz im VRAM.

Shapes (Linien und Punkte)
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Vertex-Puffer - Shapes (Linien und Punkte).png

"Nicht nur Dreiecke"

Ein Vektor-Puffer kann auch aus Linien oder Punkte bestehen. GL_QUAD, GL_POLYGON, so wie im alten OpenGL, gibt es nicht mehr.

DrawArrays
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Vertex-Puffer - DrawArrays.png

"Nicht immer am Stück"

Man kann auch nur einen Teil einer Vertex-Array zeichnen.

Indices
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Vertex-Puffer - Indices.png

"Eigene Reihenfolge"

Man kann auch eine Liste erstellen und die Reihenfolge der Vertex-Daten selbst betimmen.

Index-Puffer
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Vertex-Puffer - Index-Puffer.png

"Indizien im Puffer"

Auch die Liste der Punkte (Indizien), kann man in einem Puffer ablegen.

Index-Puffer dynamisch
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Vertex-Puffer - Index-Puffer dynamisch.png

"Indizien dynamisch"

Auch der Indizien-Puffer kann man zur Laufzeit modifizieren.

Vertex-Puffer auslesen
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Vertex-Puffer - Vertex-Puffer auslesen.png

"Nicht nur schreiben"

Ein Vertex-Puffer kann man auch von der Grafikkarte wieder auslesen.

Inhaltsverzeichnis

Matrix

Link Beschreibung
Was ist eine Matrix
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"Bewegung im Raum"

Mit eine 4x4 Matrix, kann man sämtliche Bewegungen im Raum darstellen. Verschiebung, Drehung, Skalierung und sogar Perspektive ist mit dieser Matrix möglich.

Matrix Rotieren
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Matrix - Matrix Rotieren.png

"Drehung"

Wie drehe ich eine Mesh mit Hilfe einer Matrix.

Matrix Verschieben und Multiplizieren
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Matrix - Matrix Verschieben und Multiplizieren.png

"Mehrere Matrizen"

Verschiedene Matrizen können multiplizert werden, soomit sind mehrere Bewegungen der Mesh möglich.

Kleines Planetarium
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Matrix - Kleines Planetarium.png

"Planetarium"

Ein Planetarium ist eine gute Demonstration, wie man Matrizen multipliziert.

Inhaltsverzeichnis

3D

Link Beschreibung
Erster-Wuerfel
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - 3D - Erster-Wuerfel.png

"Es werde 3D"

Anhand eines Würfels sieht man sehr gut die Räumlichkeit einer Scene.

Polygon - Seite (Backface Culling)
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - 3D - Polygon - Seite (Backface Culling).png

"Alles ist zu viel"

Wie unterbinde ich es, das die Rückseite eines Polygones gerendert wird.

Tiefenbuffer
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - 3D - Tiefenbuffer.png

"Nur Vorn"

Es sollte nur das gerendert werden, was man auch sieht, verdecktes sollte nicht gerendert werden.

Orthogonalprojektion
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - 3D - Orthogonalprojektion.png

"Ortografisch"

Wird meistens in einem CAD gebraucht.

Fluchtpunktperspektive (Frustum)
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - 3D - Fluchtpunktperspektive (Frustum).png

"Vorn ist grösser"

Mit der Fluchtpunktperspektive werden Objekte kleiner je weiter sie von einem weg sind, so wie es in der Realität auch der Fall ist.

Betrachtungs - Fenster (Viewport)
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - 3D - Betrachtungs - Fenster (Viewport).png

"Nicht mehr verzerrt"

Ein Quadrat sollte ein Quadrat bleiben, auch wen das Ausgabefenster nicht Quadratisch ist. Dies passt man in der Perspektive an.

Inhaltsverzeichnis

Alpha Blending

Link Beschreibung
Einfaches Alpha Blending
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Alpha Blending - Einfaches Alpha Blending.png

"Es werde transparent"

Mit Alpha-Blending ist es erst möglich Fensterscheiben oder Bäume mit OpenGL darzustellen.

Die Reihenfolge ist wichtig
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Alpha Blending - Die Reihenfolge ist wichtig.png

"Die Reihenfolge ist wichtig"

Bei Alpha-Blendig ist es sehr wichtig, in welcher Reihenfolge die Polygone/Meshes gezeichnet werden. Mit dem Z-Pufer ist s leider nicht getan.

Reihenfolge sortiert mit Wuerfeln
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Alpha Blending - Reihenfolge sortiert mit Wuerfeln.png

"Vorn ist grösser"

Mit der Fluchtpunktperspektive werden Objekte kleiner je weiter sie von einem weg sind, so wie es in der Realität auch der Fall ist.

Reihenfolge sortiert mit Texturen
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Alpha Blending - Reihenfolge sortiert mit Texturen.png

"Vorn ist grösser"

Mit der Fluchtpunktperspektive werden Objekte kleiner je weiter sie von einem weg sind, so wie es in der Realität auch der Fall ist.

Inhaltsverzeichnis

Beleuchtung

Link Beschreibung
Einfache Beleuchtung
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Beleuchtung - Einfache Beleuchtung.png

"Es wird Erkennbar"

Einfachste Variante einer Beleuchtung.

Ambient Light
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Beleuchtung - Ambient Light.png

"Hintergrund-Beleuchtung"

Ein Restlicht ist (fast) immer vorhanden.


Directional Light
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Beleuchtung - Directional Light.png

"Sonnenlicht"

Das Licht kommt alles von der gleichen Seite, so wie beim Sonnenlicht. Dies ist das am meisten verwendete Licht.

Mehrere Directional Light Quellen
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Beleuchtung - Mehrere Directional Light Quellen.png

"Mehrere Lichtquellen"

So würde es aussehen, wen es eine rote, grüne und eine blaue Sonne gäbe.

Point Light Kugel
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Beleuchtung - Point Light Kugel.png

"Eine Glühbirne"

Das Licht strahlt alles von einem Punkt aus in alle Richtungen.

Point Light Vertex-Shader
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Beleuchtung - Point Light Vertex-Shader.png

"Schnelle Lichtberechnung"

Die Berechnung des Lichtes erfolgt im Vertex-Shader. Damit ist die Berechnung sehr schnell, dafür nimmt man Detail-Verlust in Kauf.

Point Light Fragment-Shader
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Beleuchtung - Point Light Fragment-Shader.png

"Detailgetreues Licht"

Die Berechnung wird in den Fragemnt-Shader ausgelagert. Dies ist nicht mehr so schnell, dafür aber umso Detailreicher.

Grundlage Spot Licht
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Beleuchtung - Grundlage Spot Licht.png

"Eine Taschenlampe" (ohne OpenGL)

Dies zeigt die Grundlage der Berechnung eines Lichtstrahles einer Taschnelampe.

Spot Light, einfacher Kegel
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Beleuchtung - Spot Light, einfacher Kegel.png

"Taschenlampe"

Mesh anstrahlen mit einer Taschenlampe. Normalenberechnung wird ingnoriert.

Spot Light, mit Normale
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Beleuchtung - Spot Light, mit Normale.png

"Taschenlampe realistisch"

Jetzt werden auch schräge Flächen (Normale) berücksichtigt.

Spot Light, Abschwaechen
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Beleuchtung - Spot Light, Abschwaechen.png

"Taschenlampe wird schwach"

Je weiter das Licht weg, je dünkler die Mesh.

Inhaltsverzeichnis

Material Eigenschaften

Link Beschreibung
Material Directional Light
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Material Eigenschaften - Material Directional Light.png

"Materialien sind unterschiedlich"

Je nach Material wird das Licht anders reflektiert. Hier das Sonnenlicht.

Material Point Light
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Material Eigenschaften - Material Point Light.png

"Auch eine Glühbirne reflektiert"

Material mit Punkt-Licht.

Material Spot Light
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Material Eigenschaften - Material Spot Light.png

"Eine Taschenlampe"

Eine komplexe Taschenlampe mit Abschwächung.

Inhaltsverzeichnis

Bump Mapping

Link Beschreibung
Einfachstes Bump Mapping
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"Sonnenlicht"

Das Licht kommt alles von der gleichen Seite, so wie beim Sonnenlicht. Dies ist das am meisten verwendete Licht.

Bump Mapping
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128px

"Sonnenlicht"

Das Licht kommt alles von der gleichen Seite, so wie beim Sonnenlicht. Dies ist das am meisten verwendete Licht.

Inhaltsverzeichnis

Uniform Buffer Object (UBO)

Link Beschreibung
Einfacher UBO
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Uniform Buffer Object (UBO) - Einfacher UBO.png

"Uniform als Buffer"

Mehrere Shader-Parameter in einem Puffer zusammenfassen.


UBO Zur Laufzeit aktualisieren
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Uniform Buffer Object (UBO) - UBO Zur Laufzeit aktualisieren.png

"Shader-Daten aktualisieren"

Ohne diese Funktion, würden UBOs gar keinen Sinn machen. Sämtliche Änderungen zur Laufzeit, Farbe, Licht, etc., werden auf diese Art gemacht.

Mehrer UBO
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Uniform Buffer Object (UBO) - Mehrer UBO.png

"Schneller Wechsel"

Wen man mehrere UBOs hat, kann man sehr schnell die UniformParameter austauschen.

Mehrer Shader und BindingPoint
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Uniform Buffer Object (UBO) - Mehrer Shader und BindingPoint.png

"Mehrere Verbindungen"

Mehrere Verbindungen mit einem UBO sind möglich.

Mehrere UBOs in einem Shader
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Uniform Buffer Object (UBO) - Mehrere UBOs in einem Shader.png

"UBOs richtig nutzen"

Es werden alle Parameter, inklusive der Matrizen, via UBO übergeben.

Inhaltsverzeichnis

Texturen

Link Beschreibung
Erste Textur
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Texturen - Erste Textur.png

"Es gebe Bilder"

Die Polygone können mit Bilder ( Texturen ) überzogen werden.

Mehrere Texturen
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Texturen - Mehrere Texturen.png

"Mehrer Texturen"

Man kann mehrere Texturen auf dem VRAM ablegen. Und diese bei Bedarf abrufen.

Texturen von BMP
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Texturen - Texturen von BMP.png

"Bilder direkt aus Bitmap"

Texturen können recht einfach von einer Bitmap in das VRAM kopiert werden, es muss nur das format bekannt sein.

Texturen mit oglTextur
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Texturen - Texturen mit oglTextur.png

"Es gibt viele Formate"

Da es sehr viele Formate gibt, habe ich eine Klasse geschrieben, welche einem die Arbeit der Erkennung abnimmt. Hinweis: Wen jemand ein Format hat, welches nicht erkannt wird, bitte im Forum melden.

Texturen von XPM
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Texturen - Texturen von XPM.png

"Texturen als Text"

Dank des XPM-Format, kann man sehr einfach eine Textur als ASCII-Text erstellen. Es ist kein Grafikprogramm nötig.

Texturen und Matrixen
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Texturen - Texturen und Matrixen.png

"Bewegte Textur"

Mit einer Matrix ist es möglich, eine Textur auf der Mesh zu skalieren/bewegen.

Multitexturing
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Texturen - Multitexturing.png

"Huckepack"

Man kann mehrere Texturen übereinanderlegen (Multitexturing ).

Filter
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Texturen - Filter.png

"Filter"

Man kann Texturen auf verschiedene Art darstellen und filtern.

Alpha-Textur
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Texturen - Alpha-Textur.png

"Es werde Transparent"

Es ist auch möglich Texturen transparent darzustellen.

Textur-Koordinaten
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Texturen - Textur-Koordinaten.png

"Koordinaten"

Die Auswirkung unterschiedlicher Textur-Koordinaten.

Texturen Perspektiven-Korrektur
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Texturen - Texturen Perspektiven-Korrektur.png

"Verzerrte Texturen"

Dies kann man aber zum Glück korrigieren.

Textur mehrmals zeichnen
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"Es werde Transparent"

Es ist auch möglich Texturen transparent darzustellen.

1D Textur
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Texturen - 1D Textur.png

"Es geht auch 1D"

Texturen können auch 1D sein, eine Linie mit Farb-Punkten.

Textur Array
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Texturen - Textur Array.png

"Bilder direkt aus Bitmap"

Texturen können recht einfach von einer Bitmap in das VRAM kopiert werden, es muss nur das format bekannt sein.

Textur Array einzel Bitmap
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Texturen - Textur Array einzel Bitmap.png

"Bilder direkt aus Bitmap"

Texturen können recht einfach von einer Bitmap in das VRAM kopiert werden, es muss nur das format bekannt sein.

Inhaltsverzeichnis

Framepuffer

Link Beschreibung
In Textur rendern
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Framepuffer - In Textur rendern.png

"Es muss nicht der Bildschirm sein"

Man kann auch in Texturen rendern.

Framepuffer speichern
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Lazarus - OpenGL 3.3 Tutorial - Framepuffer - Framepuffer speichern.png

"Verewigen"

Man kann die gerenderte Scene auch in ein Bitmap speichern.

Inhaltsverzeichnis

Shader Effekte

Link Beschreibung
Blur
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Sobel
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Kacheln
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"Drehung"

Wie drehe ich eine Mesh mit Hilfe einer Matrix.

Kreis
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"Drehung"

Wie drehe ich eine Mesh mit Hilfe einer Matrix.

Hello World
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"Drehung"

Wie drehe ich eine Mesh mit Hilfe einer Matrix.

Inhaltsverzeichnis

Geometrie-Shader

Link Beschreibung
Breite Linien
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"Bilder direkt aus Bitmap"

Texturen können recht einfach von einer Bitmap in das VRAM kopiert werden, es muss nur das format bekannt sein.

GL TRIANGLE STRIP ADJACENCY
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128px

"Bilder direkt aus Bitmap"

Texturen können recht einfach von einer Bitmap in das VRAM kopiert werden, es muss nur das format bekannt sein.

Inhaltsverzeichnis

Schatten

Link Beschreibung
Eine einfache Mesh
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"Vorn ist grösser"

Mit der Fluchtpunktperspektive werden Objekte kleiner je weiter sie von einem weg sind, so wie es in der Realität auch der Fall ist.

Inhaltsverzeichnis

Versuche

Link Beschreibung
Erste Textur SubImage
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MipMap
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MipMap Kacheln
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MipMap
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MipMap diskret
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Kommentar Kommentar Kommentar Kommentar Kommentar Kommentar Kommentar Kommentar Kommentar Kommentar Kommentar

MipMap diskret-2
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UBO Array Versuche
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"Auch eine Glühbirne reflektiert"

Material mit Punkt-Licht.

Inhaltsverzeichnis

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