Spis treści. Wstęp... 11

Transkrypt

1 Księgarnia PWN: Jacek Matulewski, Tomasz Dziubak, Marcin Sylwestrzak, Radosław Płoszajczak - Grafika. Fizyka. Metody numeryczne Wstęp Część I. Grafika trójwymiarowa w OpenGL Rozdział 1. Inicjacja okna dla grafiki 3D generowanej za pomocą OpenGL Visual C++ i WinAPI/WGL Tworzenie projektu i dostosowywanie go do współpracy z OpenGL Tworzenie okna za pomocą funkcji WinAPI Przystosowanie okna do współpracy z OpenGL za pomocą funkcji biblioteki WGL Przygotowanie i rysowanie sceny (wreszcie OpenGL!) Visual C++ i MFC C++Builder i VCL Tryb pełnoekranowy Rozdział 2. Macierze w OpenGL Macierz rzutowania Macierz model-widok Stosy macierzy Współrzędne jednorodne Odczytywanie wartości macierzy Rozdział 3. Rysowanie i animacja figur i brył Wyodrębnianie metody służącej do budowania aktorów Kolor Funkcja glcolor Cieniowanie Kolor tła Model 1: Prostopadłościan Unikanie rysowania tylnych powierzchni Model 2: Niszczyciel gwiazd Podłoże Listy wyświetlania Animacja Rozdział 4. Kontrola położenia kamery Rozglądanie się, czyli kamera w centrum (FPP) Ruch w poziomie kontrolowany klawiszami... 90

2 4 Ruch kamery po sferze z wyróżnioną płaszczyzną (TPP) Przesuwanie kamery myszą Kontrola odległości kamery od modelu za pomocą rolki myszy Rotacja sferyczna Implementacja rotacji sferycznej Użycie klasy ArcBall Wektor położenia kamery Swobodne obroty kamery Jeszcze raz o rzutowaniu Rozdział 5. Oświetlenie Trójwymiarowa przestrzeń barw System oświetlenia OpenGL. Światło tła Model oświetlenia Phonga Model Lamberta światła rozproszonego Model rozbłysku Phonga Uśrednianie normalnych Definiowanie wektorów normalnych Definiowanie źródła światła rozproszonego Uśrednianie i interpolacja normalnych Rozbłysk Mieszanie kolorów (alpha blending) Sortowanie ścian Rozdział 6. Odwzorowywanie tekstur Proste teksturowanie Wiązanie tekstur (współrzędne teksturowania) Wiele tekstur Przezroczyste tekstury Wczytywanie tekstur z plików (bitmap) Czytanie tekstur z zasobów aplikacji Lakierowanie tekstur Układanie tekstur obok siebie Rozdział 7. Napisy Tworzenie czcionek do wyświetlania napisów Używanie czcionek bitmapowych Używanie czcionek 3D Rozdział 8. Biblioteka GLU Kwadryki Teksturowanie kwadryki Inne kwadryki GLU i macierze glulookat gluperspective Inne

3 5 Rozdział 9. Bufor szablonowy Przygotowanie sceny Płaszczyzny obcinające Przygotowanie szablonu Użycie szablonu do przycięcia odbicia Rozdział 10. Szablon projektów korzystających z grafiki OpenGL Zadania Część II. Wizualizacja danych Rozdział 11. Wizualizacja obiektów przestrzennych na przykładzie molekuł białek Zadanie Format PDB Odczyt danych z pliku PDB Klasa Atom Klasa PDB Wizualizacja Położenie atomów Wiązania chemiczne Wybór atomu i wyświetlanie etykiety, czyli interakcja z użytkownikiem w OpenGL Stos nazw Renderowanie w trybie zaznaczania Odczytywanie informacji z bufora zaznaczania Wyróżnianie wybranego atomu Rozdział 12. Wizualizacja funkcji dwóch zmiennych Format plików z danymi Klasy reprezentujące wczytywane dane Czytanie danych Wczytywanie parametrów programu z pliku Wczytywanie parametrów sieci z pliku Wczytywanie danych Przygotowanie wykresu Wyznaczenie zakresu tablicy, w którym znajdują się dane do wyświetlania Wyznaczenie wartości minimalnej i maksymalnej Wyznaczenie współczynnika skalowania Wyznaczenie koloru odpowiadającego wartości funkcji Wyświetlenie danych Destruktor klasy Osie układu współrzędnych Rysowanie osi Opis osi Oświetlenie Źródło światła Sterowanie pozycją źródła światła

4 6 Rozdział 13. Trójwymiarowa wizualizacja z wykorzystaniem teksturowania przeźroczystego Tomografia optyczna Wczytywanie danych Metoda wizualizacji za pomocą przeźroczystego teksturowania Mapy kolorów Przygotowanie powierzchni do teksturowania Przygotowanie tekstur Regulacja jasności, kontrastu i przeźroczystości Część III. Świat modelowany zbiorem punktów materialnych Rozdział 14. Dynamika punktu Ruch Siła Równania ruchu Przykładowe rozwiązanie Zamiana na równania pierwszego stopnia Rozdział 15. Metody numeryczne, czyli dyskretyzacja równań ruchu Szereg Taylora Algorytm Eulera Algorytm Verleta Rozdział 16. Implementacja Klasa TPunktMaterialny Implementacja algorytmów Eulera i Verleta Klasa ZbiorPunktowMaterialnych Definiowanie układu punktów materialnych Wizualizacja punktów Dynamika punktów Wstrzymywanie symulacji Mechanizm odświeżania sceny w symulacjach Rozdział 17. Modelowanie układów elastycznych Zbiór oscylatorów Rysowanie linii Tłumienie Sztywność Lina Dalsi sąsiedzi Włos Podłoże Rozdział 18. Siły kontaktowe Reakcja na kontakt z obszarem niedostępnym Wzory Tarcie

5 7 Implementacja obszaru niedostępnego Abstrakcyjny typ danych Podłoże Kula Dwa inne przykłady Zbiór punktów materialnych z obszarem niedostępnym Przykłady układów z obszarami niedostępnymi Punkty uderzające w kulę Lina na podłożu Lina opadająca na stolik Łączenie dwóch obszarów zabronionych Układy dwuwymiarowe Siatka, czyli kawałek tkaniny Pierwszy test i metody rysowania siatki Siatka w kontakcie z obszarem niedostępnym Układ trójwymiarowy, czyli dynamika brył miękkich Rozdział 19. Zderzenie dwóch punktów Fizyka zderzenia dwóch kul Zasady zachowania energii i pędu w zderzeniach Dynamika niecentralnego zderzenia dwóch kul Projekt testu Uproszczenia Implementacja zderzenia dwóch kul Pudło Dwa testy obnażające wady naiwnej implementacji Implementacja zderzeń niecentralnych Symulacja ruchów Browna Rozdział 20. Zderzenia punktów z tkaniną Wykrywanie kolizji punktu z trójkątem Czy odcinek przecina płaszczyznę? Gdzie odcinek przecina płaszczyznę? Czy punkt przecięcia znajduje się wewnątrz trójkąta? Modelowanie reakcji tkaniny i punktów na zderzenie Implementacja wody i tkaniny Implementacja wykrywania zderzeń Implementacja reakcji na zderzenia Rozdział 21. Sterowanie Przeciąganie punktu myszą Kontrola obiektu za pomocą klawiatury, czyli trening intuicji fizycznej Bilard Klasa Bilard Rysowanie bil, stołu i kija Implementacja kija Implementacja łuz

6 8 Rozdział 22. O dwóch trikach używanych w symulacjach cząsteczkowych Jakie problemy chcemy rozwiązać? Grawitacja Dwa triki Odcięcie i podział na komórki Periodyczne warunki brzegowe Implementacja Klasa Galaktyka Wizualizacja Naiwna implementacja oddziaływań Podział obszaru na komórki Implementacja periodycznych warunków brzegowych Przejście przez granicę Obliczanie odległości Zadania Część IV. Obiekty modelowane zespołem brył sztywnych Rozdział 23. Dynamika bryły sztywnej Środek masy Kinematyka bryły sztywnej Prędkość liniowa i prędkość kątowa Rotujący układ odniesienia Dynamika bryły sztywnej, czyli równania Newtona w ruchu postępowym i obrotowym Moment pędu Moment bezwładności Moment siły i równanie ruchu Czego brakuje w równaniach ruchu? Moment bezwładności prostopadłościanu Macierz obrotu Całkowanie prędkości kątowej Rozdział 24. Implementacja metody Eulera dla dynamiki bryły sztywnej Metoda numeryczna Implementacja klas opisujących bryły sztywne Szablon klasy TBrylaSztywna Przykład bryły sztywnej: klasa Prostopadloscian Menedżer zbioru brył sztywnych Zbiór prostopadłościanów Wizualizacja Rozdział 25. Kwaterniony Algebra kwaternionów Kwaterniony jednostkowe Konwersja między kwaternionem i macierzą Pochodna kwaternionu i równanie ruchu Implementacja dynamiki opartej na kwaternionach

7 9 Dwa testy Kąty Eulera, kwaterniony i macierze obrotu Rozdział 26. Detekcja kolizji: obszary ograniczające Sfery ograniczające (BS) Prostopadłościany ograniczające ustawione wzdłuż osi sceny (AABB) Twierdzenie SAT Twierdzenie SAT w przypadku prostopadłościanów OBB Czytelna implementacja SAT dla prostopadłościanów OBB Optymalizacja implementacji SAT Rozdział 27. Detekcja kolizji: wyznaczanie punktu styku oraz normalnej i stycznej zderzenia Normalna zderzenia dwóch prostopadłościanów Punkt zderzenia dwóch prostopadłościanów Zderzenie wierzchołka ze ścianą Zderzenie dwóch krawędzi Odległość dwóch prostych Podsumowanie Styczna zderzenia dwóch prostopadłościanów Rozdział 28. Fizyka zderzeń brył sztywnych Popęd liniowy, czyli zasada zachowania pędu Popęd kątowy, czyli zasada zachowania momentu pędu Współczynnik restytucji, czyli zasada (nie)zachowania energii Rozwiązanie Tarcie Implementacja Zadania Wybrana literatura tematu Mechanika Geometria obliczeniowa (w tym detekcja kolizji) OpenGL i grafika 3D Metody numeryczne Prace inżynierskie i dyplomowe wykorzystane w książce Dodatek A. Korzystanie z biblioteki GLUT do zarządzania oknem w projektach przenośnych GLUT (Visual C++) Tworzenie okna OpenGL za pomocą GLUT Interakcja z użytkownikiem GLUT w C++Builder Kompilacja projektu korzystającego z GLUT za pomocą g++ w systemie Linux i powłoce Cygwin Dodatek B. Macierz rzutowania punktu na płaszczyznę

8 10 Dodatek C. Wczytywanie modelu z pliku OBJ Opis formatu Wavefront OBJ Klasy CScena i CModel Rysowanie wczytanej sceny. Klasa CScenaRysowana Przykładowy projekt Dodatek D. Klasy implementujące wektor, macierz i kwaternion Wektor Projekt interfejsu Definicja klasy i jej pola Operator indeksowania Konwersja do tablicy Operatory relacji Operatory arytmetyczne Iloczyny wektorów Metody Konkretyzacja Testy Macierz kwadratowa Przechowanie i dostęp do elementów macierzy Operatory Metody Testy Kwaternion Pola i konstruktory Operatory Metody Testy Funkcja TworzMacierzObrotuZKataIOsiObrotu Dodatek E. Animacja szkieletowa Kości i stawy Projektowanie szkieletu Rysowanie ręki Modelowanie ułożenia Modelowanie animacji Indeks