BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP đề tài tìm hiểu lập trình python và pyopengl

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ
---------------o0o---------------

BÁO CÁO
THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Đề Tài: Tìm Hiểu Lập Trình Python Và PyOpenGl

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ
Thành viên nhóm 12:
Lê Nguyễn Minh Long – 1712012
Lê Long Hồ – 1711447

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 09 NĂM 2020


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin cảm ơn chân thành tới các thầy cô Khoa Điện- Điện Tử Trường ĐH
Bách Khoa- Đại Học Quốc Gia TP.HCM, đặc biệt là thầy Hồ Trung Mỹ đã tận tình hướng
dẫn, hỗ trợ chúng em trong suốt thời gian thực tập và trong quá trình làm báo cáo thực tập
tốt nghiệp. Trong thời gian thực tập chúng em đã được truyền đạt những kinh nghiệm quý
báu để giúp chúng em trong công việc sau này, chúng em cũng được học thêm những kiến
thức cũng như kinh nghiệm thực tế và có điều kiện phát huy những kiến thức chuyên môn đã
được học trong trường do các thầy cô tận tình giảng dạy. Với kiến thức cịn hạn chế nên bản

báo cáo TTTN khơng thể tránh khỏi những thiếu xót rất mong được sự thông cảm của quý
thầy cô.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 09 năm 2020.

Sinh viên

i


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU.......................................................................................................................................3
1.

TỔNG QUAN VỀ NGƠN NGỮ PYTHON..................................................................................4
1.1

1.1.1.

Đặc điểm.........................................................................................................................4

1.1.2.

Ưu điểm..........................................................................................................................4

1.1.3.

Nhược điểm....................................................................................................................5

1.2

Cú pháp ngơn ngữ..................................................................................................................5

1.2.1.

Biến số và toán tử...........................................................................................................5

1.2.2.

Kiểu dữ liệu.....................................................................................................................6

1.2.3.

Cấu trúc lặp và rẽ nhánh.................................................................................................7

1.2.4.

Hàm và Class...................................................................................................................7

1.3

Phân chia module...................................................................................................................9

1.3.1.

Các loại module...............................................................................................................9

1.3.2.

Cách sử dụng module......................................................................................................9

1.4

2.

Giới thiệu Python...................................................................................................................4

Xử lý tập tin..........................................................................................................................10

1.4.1.

Mở file...........................................................................................................................10

1.4.2.

Đọc file..........................................................................................................................11

1.4.3.

Ghi vào file....................................................................................................................11

1.4.4.

Đóng file........................................................................................................................11

1.4.5.

Đổi tên/ xóa file.............................................................................................................11

GIỚI THIỆU VỀ PYOPENGL....................................................................................................12
2.1

Tìm hiểu về OpenGl.............................................................................................................12

2.2

Cấu trúc tập lệnh...................................................................................................................13

2.3

Ứng dụng của OpenGL.........................................................................................................14

2.3.1.

Vẽ các đối tượng hình học............................................................................................14

ii


LỜI CẢM ƠN

3.

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

2.3.2.

Thao tác trên ModelView..............................................................................................16

2.3.3.

Thao tác trên Projection................................................................................................17

2.3.4.

Thao tác trên Viewport.................................................................................................18

2.3.5.

Thiết lập mơ hình shading.............................................................................................19

2.3.6.

Tương tác với người dùng.............................................................................................20

MỘT SỐ DEMO CƠ BẢN..........................................................................................................23
3.1

Vẽ khối lập phương xoay......................................................................................................23

3.2

Tương tác với chuột và bàn phím.........................................................................................24

3.3

Thao tác với Model View và thư viện Random....................................................................25

3.4

Tạo một khối cầu mặt lưới từ hai mặt phẳng cắt...................................................................26

3.5

Xây dựng mơ hình Trái Đất quay xung quanh Mặt Trời.......................................................26

3.6

Thiết lập mơ hình Smooth-Shading cho một tam giác..........................................................26

4.

ĐỀ XUẤT CÁC ĐỀ TÀI LIÊN QUAN.......................................................................................26

5.

TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................................26

6.

PHỤ LỤC....................................................................................................................................26

iii

LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

LỜI MỞ ĐẦU

Thật rõ ràng để nhận thấy rằng nếu chỉ hiển thị thông tin chỉ với các ký hiệu, chữ cái, chữ
số thì sẽ không thể hấp dẫn và dễ hiểu như khi có thêm biểu diễn bằng Kỹ thuật đồ hoạ. Đây
cũng là công cụ không thể thiếu trong các ngành khoa học kỹ thuật, giáo dục, nghệ thuật, giải
trí, quảng cáo…(để diễn đạt máy móc thiết bị, kiến trúc, cấu trúc cơ thể, thơng tin thiên văn
địa lý, hình ảnh minh hoạ..). Cùng với sự phát triển của tin học, kỹ thuật đồ họa trên máy vi
tính, ngày càng trở nên tinh xảo. Giao diện các phần mềm ngày nay trở nên thân thiện, đẹp
mắt nhờ các thể hiện đồ họa. Sự hỗ trợ của tin học cho các ngành khác trở nên đắc lực hơn
nhờ khả năng đồ họa vi tính.
Ngơn ngữ lập trình (Programming language) là dạng ngơn ngữ máy tính sử dụng để phát
triển các chương trình phần mềm, tập lệnh hoặc các chuẩn hóa theo một hệ thống các quy tắc
riêng để máy tính thực thi. Hiện nay có rất nhiều ngơn ngữ lập trình đang được sử dụng như
JavaScript, Java, C/C++,Python,…Python có cú pháp khá đơn giản, tốc độ xử lý nhanh, mượt,
không quá kén người sử dụng, nhất là phù hợp với những người học lập trình game và ứng
dụng. Một điều đáng kinh ngạc đối với Python là tốc độ phát triển nhanh nhất hiện nay.
Trong thành công của kỹ thuật đồ họa ngày nay không thể không nói đến sự phát triển
vượt bậc của tốc độ phần cứng lẫn hệ điều hành. Nhưng bản thân kỹ thuật đồ họa thì có bước
tiến nhảy vọt từ những phép tính tốn học phức tạp đến những thư viện đồ họa được tạo sẳn.
Các thư viện này cho phép giảm nhẹ thời gian và cơng sức của người lập trình; Bởi với chúng,
để có được một “tác phẩm”đồ họa khơng địi hỏi phải có một kiến thức hùng hậu về đường
cong Bezier, B-spline, về hình học, tạo bóng…, mà chỉ ứng dụng các hàm tạo sẵn.
Một trong những thư viện đó là OpenGL, được xem là tiêu chuẩn thiết kế công nghiệp cho
đồ họa ba chiều. Mục tiêu của bài tiểu luận này làtìm hiểu thư viện đồ họa của OpenGL trong
đồ họa ba chiều, đồng thời cũng cố gắng đưa ra một ứng dụng của OpenGL trong việc minh
họa các giải thuật đồ họa ba chiều một cách đơn giản và dễ tiếp cận.

iv


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

1. TỔNG QUAN VỀ NGÔN NGỮ PYTHON
1.1 Giới thiệu Python
1.1.1. Đặc điểm
Python là một ngơn ngữ lập trình bậc cao cho các mục đích lập trình đa năng, do Guido
van Rossum tạo ra và lần đầu ra mắt vào năm 1991 tại Viện toán-tin ở Hà Lan. Python kế
thừa từ nhiều ngôn ngữ như ABC, Module-3, C, C++, Unix Shell,… Đến nay thì cộng đồng
người sử dụng ngôn ngữ này rất đông, nếu so sánh từ bảng xếp hạng các ngơn ngữ năm 2016
thì Python đứng thứ 3 trong top 10 ngơn ngữ lập trình phổ biến nhất.
Có thể thấy rất nhiều ví dụ từ những trò chơi điện tử đơn giản, cho đến những thuật tốn
tìm kiếm phức tạp, Python đã trở thành sự lựa chọn hồn hảo cho mọi lập trình viên. Đặc biệt
là với sự bùng nổ về công nghệ AI – trí tuệ nhân tạo trong những năm gần đây, cái tên Python
liên tục được nhắc đến như là một công cụ hữu ích trong lĩnh vực cơng nghệ thơng tin.

1.1.2. Ưu điểm
- Python là một ngôn ngữ bậc cao rất dễ dàng sử dụng. Python có một số lượng từ khóa ít
hơn, cấu trúc của Python đơn giản hơn và cú pháp của Python được định nghĩa khá rõ ràng.
Tất cả các điều này là Python thực sự trở thành một ngơn ngữ thân thiện với lập trình viên.
- Phần code của Python được định nghĩa khá rõ ràng và rành mạch.
- Python có một thư viện chuẩn khá rộng lớn. Thư viện này dễ dàng tương thích và tích
hợp với UNIX, Windows, và Macintosh.
- Python là một ngôn ngữ thơng dịch. Trình thơng dịch thực thi code theo từng dịng, điều
này giúp cho q trình debug trở nên dễ dàng hơn và đây cũng là yếu tố khá quan trọng giúp

Python thu hút được nhiều người học và trở nên khá phổ biến.
- Python cũng là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng. Ngồi ra, Python cịn hỗ trợ các
phương thức lập trình theo hàm và theo cấu trúc.
v


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

- Ngoài các đặc điểm trên, Python còn khá nhiều đặc điểm khác như hỗ trợ lập trình GUI,
mã nguồn mở, có thể tích hợp với các ngơn ngữ lập trình khác, …
1.1.3. Nhược điểm
- Tốc độ chậm hơn so với các ngôn ngữ C/C++ hay Java.
- Không phải là ngôn ngữ tốt dành cho nền tảng mobile.
- Python không phải lựa chọn tốt cho các bài toán cần tối ưu bộ nhớ.
- Python có nhiều giới hạn khi làm việc với cơ sở dữ liệu phức tạp.

1.2 Cú pháp ngôn ngữ
1.2.1. Biến số và toán tử
Ta khai báo một biến bằng cách gán giá trị cụ thể cho nó. Biến sẽ tự động được giải phóng
khi ra khỏi phạm vi của chương trình sử dụng nó. Một biến có thể được gán nhiều loại giá trị
như số, chuỗi, ký tự.
>>>a = 1
>>>a = 'Hello World'
>>>a = [1, 2, 3]
>>>a = [1.2, 'Hello', 'W', 2]

Cũng có thể khai báo nhiều giá trị cho nhiều biến trên cùng một dòng hoặc chuyển đổi
giữa hai giá trị rất dễ dàng:

>>> a , b = 45, 54
>>> a, b = b , a
>>> a
54
vi


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

>>> b
45

1.2.2. Kiểu dữ liệu
Kiểu số
1234585396326 (số nguyên dài vô hạn)

-86.12

7.84E-04

3+ 8j (số phức)

Kiểu chuỗi (string): Đặt trong cặp dấu ‘ hoặc “
"Hello"

"It's me"

'"OK"-he replied'

Kiểu bộ (tuple): là cấu trúc mảng và một tuple đã được khai báo rồi thì khơng thay đổi được
giá trị (immutable)
mytuple = ('x' , 'y' , 'z')

(1, 2.0, 3)

(1,)

("Hello",1,())

Kiểu danh sách (list): là cấu trúc mảng và các phần tử có index có thứ tự
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

names = ['Marry' , 'Peter']

Kiểu từ điển (dictionary):là một cấu trúc mảng, nhưng các phần tử bao gồm key và value
{"Vietnam":"Hanoi", "Netherlands":"Amsterdam","France":"Paris"}

vii


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

Chú thích: giúp cho lập trình viên dễ dàng cải tiến mã nguồn, ghi chú các chức năng của
đoạn code thực hiện
# dòng chú thích

1.2.3. Cấu trúc lặp và rẽ nhánh
a) If…elif…else
if <condition1>:
<indentedStatementBlockForTrueCondition1>
elif <condition2>:
<indentedStatementBlockForFirstTrueCondition2>
elif <indentedStatementBlockForFirstTrueCondition3>
elif <condition4>:
<indentedStatementBlockForFirstTrueCondition4>
else:
<indentedStatementBlockForEachConditionFalse>

b) For…in…else
for <iterating_var> in <sequence>:
<statements(s)>
else:
<statements(s)>

c) While...else
while <expression>:
<statement(s)>
else:
<statements(s)>

viii


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

1.2.4. Hàm và Class
Trong lập trình chúng ta sẽ có lúc sử dụng một đoạn code lặp đi lặp lại nhiều lần trong
chương trình. Hàm sẽ giúp chúng ta thực hiện điều này. Chúng ta có thể viết tất cả những gì
chúng ta muốn thực hiện trong hàm sau đó chỉ cần gọi khi sử dụng.
Khai báo hàm theo cú pháp sau:
def <functionname> (, ,..):
<statements(s)>
Hàm nếu khơng trả dữ liệu thì mặc định sẽ trả về giá trị <None>
Một ví dụ về khai báo và gọi hàm tìm phần tử lớn nhất trong mảng:
def max(a):
max = a[0]
for x in a:
if x > max:
max = x
return max
data = [1, 5, 1, 12,3, 4, 6]
print “Data:”, data
print “Maximum:”, max(data)
Kết quả:
Data: [1, 5, 1, 12,3, 4, 6]
Maximum: 12

Khai báo một Class theo cú pháp sau:
class <myclass> ([parentclass]):
<assignments>
def __init__ (self):
<statements>
ix

LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

def <method()>:
<statements>
def <method2()>:
<statements>

1.3 Phân chia module
1.3.1. Các loại module
Có 3 loại module thường thấy là:
1. Viết bằng Python: có phần mở rộng là .py
2. Các thư viện liên kết động: có phần mở rộng là .dll , .pyd , .so , .sl ,…
3. C-Module liên kết với trình phiên dịch

1.3.2. Cách sử dụng module
Modules trong Python là các tập tin chưa các hàm được định nghĩa sẵn, biến cái mà chúng
ta có thể sử dụng lại, nó cũng có đi mở rộng là .py. Python đã cung cấp sẵn một số module
mặc định. Chúng ta có thể sử dụng chúng. Để sử dụng chúng ta cần dùng lệnh import
import <modulename>
Khi gặp câu lệnh trên thì trình biên dịch sẽ tiến hành tìmkiếm file module tương ứng theo
thứ tự thư mục sau:
1. Thư mục hiện hành mà script đang gọi
2. Các thư mục trong PYTHONPATH (nếu có set)
3. Các thư mục cài đặt chuẩn trên Linux/Unix..

Giả sử ta tạo một file python mymath.py có nội dung như sau:

x


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

def cong(a, b):
return a + b
def tru(a, b):
return a - b
def nhan(a, b):
return a * b
Sau đó, tạo một file có tên myexample.py , trong cùng thư mục với file mymath.py vừa
tạo ở trên, có nội dung như sau:
import mymath
num1 = 1
num2 = 2
print 'Tong hai so la: ', mymath.cong(num1, num2)
Sau khi thực hiện sẽ hiển thị lên màn hình là:
Tong hai so la: 3

1.4 Xử lý tập tin
Một tập tin chứa thông tin hoặc dữ liệu được lưu trữ trên thiết bị lưu trữ của máy tính.
Python sẽ cung cấp cách để điều khiển các tập tin như âm nhạc, video, và tập tin văn bản.
Chúng ta sẽ tập trung vào hai loại: tập tin văn bản và binary.
1.4.1. Mở file
Trước khi muốn đọc hoặc ghi file, cần có thao tác mở file theo cú pháp:
fh = open(filepath, mode)

Với hàm này sẽ có hai tham số được truyền vào đó là đường dẫn và chế độ mở. Các chế
độ như sau:


r : mở để đọc nội dung (mặc định)



w : mở để ghi nội dung



a : mở để ghi thêm nội dung vào cuối file.
xi


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ



r+ : mở để đọc và ghi. Con trỏ nằm ở đầu file.



w+ : mở để đọc và ghi. Ghi đè nếu file đã tồn tại, nếu chưa tồn tại thì tạo file mới để ghi.



a+ : mở để đọc và thêm vào cuối file. Con trỏ nằm ởcuối file. Nếu file chưa tồn tại thì tạo
file mới để ghi.
Mặc định là mở file text, nếu muốn mở file nhị phân(binary) thì thêm b , ví dụ: rb , wb ,

ab

,

rb+

,

wb+

,

ab+

.

1.4.2. Đọc file
Sau khi file đã mở ở chế độ đọc thì gọi phương thức read([count]) để trả về toàn bộ nội
dung của file. Ví dụ:
f1 = open('test.txt', 'r')
data = f1.read();
Hàm read() có nhận một tham số là số lượng byte muốn đọc. Nếu khơng truyền vào thì sẽ
đọc hết nội dung của file.

1.4.3. Ghi vào file
Nếu file được mở ở chế độ có thể ghi thì có thể dùng phương thức write() để ghi một nội

dung vào file. Ví dụ:
f2 = open('access_log','a+')
f2.write('Attack detected')

1.4.4. Đóng file
Cuối chương trình chúng ta sử dụng hàm close() để thực hiện đóng tập tin khi khơng cịn
thao tác với nó nữa.Ví dụ:
f1.close()
f2.close()

xii


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

1.4.5. Đổi tên/ xóa file
Sử dụng phương thức os.rename(old, new) để đổi tênmột file. Ví dụ:
import os
os.rename('test.txt','test_new.txt')

Sử dụng phương thức os.remove(file) để xóa một filekhỏi hệ thống. Ví dụ:
import os
os.remove('test.txt')

2. GIỚI THIỆU VỀ PYOPENGL
2.1 Tìm hiểu về OpenGl
OpenGL (Open Graphics Library) là một tiêu chuẩn kỹ thuật đồ họa có mục đích định ra
một giao diện lập trình ứng dụng (API) đồ họa 3 chiều. OpenGL cũng có thể được dùng trong

các ứng dụng đồ họa 2 chiều. Giao diện lập trình này chứa khoảng 150 hàm để vẽ các cảnh
phức tạp từ những hàm đơn giản
Silicon Graphics, nhà sản xuất máy trạm đồ họa tiên tiến thế giới, là đơn vị đi tiên phong
trong việc phát triển OpenGL. Nó được dùng rộng rãi trong các trị chơi điện tử. Ngồi ra
OpenGL cịn dùng trong các ứng dụng CAD, thực tế ảo, mô phỏng khoa học, mô phỏng thơng
tin, phát triển trị chơi….
OpenGL hỗ trợ các hàm đồ họa làm các việc như sau:


Xây dựng các đối tượng phức tạp từ các thành phần hình học cơ bản (điểm, đoạn, đa
giác, ảnh, bitmap)



Sắp xếp đối tượng trong đồ họa 3D và chọn điểm thuận lợi để quan sát

xiii


LỜI CẢM ƠN


GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

Tính tốn màu sắc của các đối tượng (màu sắc của đối tượng được quy định bởi điều
kiện chiếu sáng, texture của đối tượng, mơ hình được xây dựng hoặc là kết hợp của cả
3 yếu tố đó)



Biến đổi những mơ tả tốn học của đối tượng và thông tin màu sắc thành các pixel
trên màn hình (quá trình này được gọi là resterization).

2.2 Cấu trúc tập lệnh
OpenGL sử dụng tiền tố gl và tiếp theo đó là những từ được viết hoa ở chữ cái đầu để tạo
nên tên của một lệnh theo hình thức gl{tên hàm}[{số tham số}{loại tham số}]
Ví dụ: glClearColor(), glColor3f()
Tương tự, OpenGL đặt tên các hằng số bắt đầu bằng GL_ và các từ tiếp sau đều được viết
hoa và cách nhau bởi dấu ‘_’
Ví dụ: GL_COLOR_BUFFER_BIT.
Bên cạnh đó, với một số lệnh, để ám chỉ số lượng cũng như kiểu tham số được truyền,
một số hậu tố được sử dụng như trong bảng sau:

xiv


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

Ví dụ: glVertex2i(1,3) tương ứng với xác định một điểm (x,y) với x, y ngun (integer)
Tuy nhiên có những thứ mà OpenGL khơng hỗ trợ sẵn như


Bản thân OpenGL khơng có sẵn các hàm nhập xuất hay thao tác trên window

 OpenGL khơng có sẵn các hàm cấp cao để xây dựng các mô hình đối tượng, thay vào
đó,người dùng phải tự xây dựng từ các thành phần hình học cơ bản.

Để khắc phục nhược điểm của OpenGL, GLUT được tạo ra với với nhiều hàm hỗ trợ



Quản lý window



Display callback



Nhập xuất (bàn phím, chuột,...)



Vẽ một số đối tượng 3D phức tạp (mặt cầu, khối hộp,...)

Tên các hàm của GLUT đều có tiền tố là glut.

2.3 Ứng dụng của OpenGL
2.3.1. Vẽ các đối tượng hình học
Trong OpenGL có 2 loại buffer phổ biến nhất, mỗi lần vẽ, chúng ta nên xóa buffer
glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 0.0); /* xác định màu để xóa color buffer (màu đen) */
glClearDepth(1.0); /* xác định giá trị để xóa depth buffer */
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); /* xóa color buffer
và depth buffer */
 Color buffer: buffer chứa màu của các pixel cần được thể hiện
 Depth buffer (hay còn gọi là z-buffer): buffer chứa chiều sâu của pixel, được đo bằng
khoảng cách đến mắt. Mục đích chính của buffer này là loại bỏ phần đối tượng nằm sau đối
tượng khác.
Khi vẽ một đối tượng, OpenGL sẽ tự động sử dụng màu đã được xác định trước đó. Do

đó, để vẽ đối tượng với màu sắc theo ý mình, cần phải thiết lập lại màu vẽ như sau:
glColor3f(0.0, 0.0, 0.0); // black
xv


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

glColor3f(1.0, 0.0, 0.0); // red
glColor3f(0.0, 1.0, 0.0); // green
glColor3f(1.0, 1.0, 0.0); // yellow
glColor3f(0.0, 0.0, 1.0); // blue
glColor3f(1.0, 0.0, 1.0); // magenta
glColor3f(0.0, 1.0, 1.0); // cyan
glColor3f(1.0, 1.0, 1.0); // white
OpenGL khơng có sẵn các hàm để xây dựng các đối tượng hình học phức tạp, người dùng
phải tự xây dựng chúng từ các đối tượng hình học cơ bản mà OpenGL hỗ trợ: điểm, đoạn
thẳng, đa giác.
Khi khai báo một điểm ta dùng hàm glVertexXY với X là số chiều (2, 3, hoặc 4), Y là
kiểu dữ liệu.
Việc xây dựng các đối tượng hình học khác đều có thể được thực hiện như sau
glBegin(mode);
/* xác định tọa độ và màu sắc của các điểm của hình */
glEnd();
mode có thể là một trong những giá trị sau:

xvi

LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

Một số tính chất của điểm và đoạn cần quan tâm có thể được thiết lập qua các hàm:


Kích thước của một điểm: void glPointSize(GLfloat size)



Độ rộng của đoạn thẳng: void glLineWidth(GLfloat width)



Kiểu vẽ
2.3.2. Thao tác trên ModelView

Trước khi thực hiện các thao tác trên ModelView, chúng ta cần gọi hàm
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
OpenGL hỗ trợ sẵn các hàm biến đổi affine cơ bản như sau


Tịnh tiến:

void glTranslate{fd}(TYPEx, TYPE y, TYPEz);


Quay quanh trục nối gốc tọa độ với điểm (x,y,z)

void glRotate{fd}(TYPE angle, TYPE x, TYPE y, TYPE z);


Tỉ lệ (tâm tỉ lệ tại gốc tọa độ)
xvii


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

void glScale{fd}(TYPEx, TYPE y, TYPEz);
Ví dụ: chúng ta thực hiện phép quay quanh trục z một góc α và tịnh tiến đi một đoạn theo
vector(trx, try, trz), các bước thực hiện sẽ là:

Giống như chụp hình, thiết lập view là thiết lập vị trí cũng như góc, hướng của camera.
GLUT cómột hàm giúp thiết lập view một cách nhanh chóng

void gluLookAt(GLdouble eyex, GLdouble eyey, GLdouble eyez, Gldoublecenterx,
GLdouble centery, GLdouble centerz, GLdouble upx, GLdoubleupy, GLdouble upz)
trong đó


(eyex, eyey, eyez) là vị trí đặt của view,



(centerx, centery, centerz) là điểm nằm trên đường thẳng xuất phát từ tâm view
hướng rangoài,



(upx, upy, upz) là vector chỉ hướng lên trên của view

2.3.3. Thao tác trên Projection
Trước khi thực hiện các thao tác chiếu, chúng ta gọi 2 hàm

xviii


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

glMatrixMode(GL_PROJECTION);
glLoadIdentity();

Chiếu phối cảnh (Perspective Projection)
Đặc điểm của phép chiếu này là đối tượng càng lùi ra xa thì trơng càng nhỏ
Để thiết lập phép chiếu này, OpenGL có hàm
void glFrustum(GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom,GLdoubletop, GLdouble
near, GLdouble far);

Chiếu trực giao (Orthogonal Projection)
Trong phép chiếu này, khoảng cách của vật tới camera không ảnh hưởng tới độ lớn của
vật đó khi hiển thị.
Để thiết lập phép chiếu này, OpenGL có hàm
void glOrtho(GLdouble left, GLdouble right, GLdouble bottom, GLdoubletop, GLdouble
near, GLdouble far);

xix


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

2.3.4. Thao tác trên Viewport
OpenGL có hàm để thiết lập viewport
void glViewport(GLint x, GLint y, GLsizei width, GLsizei height);
trong đó (x,y) là vị trí điểm trái-trên trong cửa sổ vẽ, width, height là chiều rộng và cao
củaviewport. Mặc định (x,y,width,height) = (0,0,winWidth, winHeight) (chiếm tồn bộ cửa
sổ)

2.3.5. Thiết lập mơ hình shading
OpenGL hỗ trợ 2 chế độ màu: RGBA và Color-Index. Trong chế độ màu RGBA, RGB lần
lượt thể hiện màu Red, Green, Blue. Cịn thành phần A (tứcalpha) khơng thực sự ảnh hưởng
trực tiếp lên màu pixel, người ta có thể dùng thành phần A đểxác định độ trong suốt hay thông
số nào đó cần quan tâm.
xx


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

Để thiết lập màu vẽ hiện hành trong chế độ RGBA, chúng ta có thể sử dụng các hàm sau
void glColor3{b s i f d ub us ui} (TYPEr, TYPEg, TYPEb);
void glColor4{b s i f d ub us ui} (TYPEr, TYPEg, TYPEb, TYPEa);
void glColor3{b s i f d ub us ui}v (const TYPE*v);

void glColor4{b s i f d ub us ui}v (const TYPE*v);
trong đó, nếu các tham số là số thực thì thành phần màu tương ứng sẽ nằm trong đoạn
[0,1],ngược lại thì sẽ được chuyển đổi như ở bảng sau

Một đoạn thẳng có thể được tô bởi một màu đồng nhất (chế độ flat) hay bởi nhiều màu sắc
khácnhau (chế độ smooth). Để thiết lập chế độ shading phù hợp, chúng ta có thể sử dụng hàm
như sau:
void glShadeModel (GLenum mode);
trong đó mode là chế độ mong muốn, nhận 1 trong 2 giá trị GL_SMOOTH hoặc GL_FLAT.

2.3.6. Tương tác với người dùng

xxi


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

Việc cho phép người dùng chọn đối tượng bằng cách click chuột trên cửa sổ là một yêu
cầu thiếtyếu đối với các ứng dụng tương tác. Để thực hiện được những chức năng như vậy,
trongOpenGL có sẵn một chế độ là Selection.Có 2 cơng đoạn lớn chúng ta cần phải làm
Công đoạn 1 là các thao tác để biến đổi các đối tượng trong khơng gian về các pixel và
sau đóhiển thị lên màn hình. Cơng đoạn 2, gần như ngược lại, chương trình xác định xem
pixel màngười dùng tương tác (ví dụ như nhấn chuột trái) thuộc đối tượng nào.
Để chuyển đổi qua lại giữa các công đoạn (hay chế độ), chúng ta dùng hàm
GLint glRenderMode(GLenum mode);
trong đó mode là GL_RENDER hoặc GL_SELECT
Trước tiên chúng ta cần kích hoạt chế độ selection
glRenderMode(GL_SELECT)

Việc xác định vùng chọn tương tự như là việc xác định khối nhìn, tức là chúng ta sẽ thao
tác trênphép chiếu.

Thao tác tổng quát như sau
glMatrixMode (GL_PROJECTION);
glPushMatrix ();

xxii


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ

glLoadIdentity ();
gluPickMatrix (...);
gluPerspective, glOrtho, gluOrtho2D, or glFrustum
/* ... */
glPopMatrix();
Trong đó,
void gluPickMatrix(GLdouble x, GLdouble y, GLdouble width, GLdoubleheight, GLint
viewport[4]);
là hàm xác định vùng quan tâm trong viewport (ví dụ như xung quanh vùng click chuột) với:


(x, y, width, height) là tham số xác định quan tâm trên viewport



viewport[4] là mảng 4 phần tử chứa 4 tham số của viewport, có thể dùng
hàmglGetIntegerv(GL_VIEWPORT, GLint *viewport) để lấy ra.

OpenGL có một stack giúp thao tác trên tên các đối tượng, với các hàm


void glInitNames(void) khởi tạo stack (stack lúc này rỗng)



void glPushName(GLuint name) đặt tên của đối tượng cần xét vào trong stack



void glPopName(void) lấy tên nằm ở đỉnh stack ra khỏi stack



void glLoadName(GLuint name) thay nội dung của đỉnh stack

Việc sử dụng stack này giúp cho mục đích thứ 3 – xây dựng tên mang tính phân cấp. Mỗi
lầnthực thi glPushName(name) hoặc glLoadName(name) thì chương trình sẽ hiểu là các đối
tượngđược vẽ ở các dòng lệnh sau sẽ có tên là name và chúng là thành phần bộ phận của đối
tượng cótên đặt ở ngay dưới đỉnh stack.

Để có thể truy vấn xem đối tượng nào được chọn, OpenGL xử lý như sau


trước tiên sẽ đánh dấu mọi đối tượng nào có vùng giao với vùng chọn,



sau đó, với mỗi đối tượng có vùng giao, tên của nó và giá trị z nhỏ nhất, z lớn nhất của
xxiii


LỜI CẢM ƠN

GVHD: Th.S Hồ Trung Mỹ



vùng giao sẽ được lưu trong hit records



mọi truy vấn về đối tượng được chọn sẽ được thực hiện trên hit records.
Để khởi tạo hit records, chúng ta cần phải gọi hàm

void glSelectBuffer(GLsizei size, GLuint *buffer)
trong đó buffer chính là mảng chứa hit records.
Chú ý: thủ thục này phải được gọi trước khi chuyển sang chế độ GL_SELECT.

3. MỘT SỐ DEMO CƠ BẢN
3.1 Vẽ khối lập phương xoay
Example1

xxiv