OpenGL - Распределение компонент RGB в 3D пространстве

Цель данного примера - показать, как можно цвета обыкновенной картинки разпределить в объёме (в данном случае в кубе). И при всём при том сделать это при помощи OpenGL :) Не знаю зачем это надо, но обезьянка на рисунке красивая :)

Рисунок 1: Наша цель отобразить на экране в палитре RGB цветов это 24 битное BMP цветное изображение интуитивным способом. OpenGL поможет нам в этом.

Рисунок 2: Иллюстрирует две точки обзора цветного распределения в диалоге. Точка обзора изменяется левой кнопкой мышки, которая позволяет вращать изображение в координатах x/y, диалог может быть увеличен или уменьшен и всплывающее меню позволяет загрузить и просмотреть текущую картинку (Рисунок 3).

Рисунок 3: Два примера цветного распределения в RGB кубе, видимое под двумя точками обозрения. В частности красное затемнение компонуется с носовой частью бабуина, показанного на рисунке 1. Облако рисуется при помощи GL_POINTS.

Рисунок 4: Всплывающее меню позволяет загружать 24 битовую RGB картинку, изменять бэкграунд OpenGL, и смотреть изображение в диалоговом окне.

Инициализация движка рендеринга

Следующие строки инициализируют движок в диалоге.

//*********************************
// OnCreate 
//*********************************
int CColorDlg::OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct) 
{
 // Инициализируем движок OpenGL
 HWND hWnd = GetSafeHwnd();
 HDC hDC = ::GetDC(hWnd);

 if(SetWindowPixelFormat(hDC)==FALSE)
  return 0;

 if(CreateViewGLContext(hDC)==FALSE)
  return 0;

 // Линии антиалиасинга
 glEnable(GL_LINE_SMOOTH);
 glEnable(GL_BLEND);
 glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA,GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
 glHint(GL_LINE_SMOOTH_HINT,GL_NICEST);
 glLineWidth(1.5); // required
 glPointSize(1.0);
 glPolygonMode(GL_FRONT,GL_LINE);
 glPolygonMode(GL_BACK,GL_LINE);
 glShadeModel(GL_SMOOTH);

 // Вычисленные списки дисплея
 BuildListCube();
 BuildListCloud();

 return 0;
}
//**********************************************
// OpenGL
//**********************************************
BOOL CColorDlg::SetWindowPixelFormat(HDC hDC)
{
 PIXELFORMATDESCRIPTOR pixelDesc;

 pixelDesc.nSize = sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR);
 pixelDesc.nVersion = 1;

 pixelDesc.dwFlags = PFD_DRAW_TO_WINDOW 
                   | PFD_SUPPORT_OPENGL 
                   | PFD_DOUBLEBUFFER 
                   | PFD_STEREO_DONTCARE;

 pixelDesc.iPixelType = PFD_TYPE_RGBA;
 pixelDesc.cColorBits = 32;
 pixelDesc.cRedBits = 8;
 pixelDesc.cRedShift = 16;
 pixelDesc.cGreenBits = 8;
 pixelDesc.cGreenShift = 8;
 pixelDesc.cBlueBits = 8;
 pixelDesc.cBlueShift = 0;
 pixelDesc.cAlphaBits = 0;
 pixelDesc.cAlphaShift = 0;
 pixelDesc.cAccumBits = 64;
 pixelDesc.cAccumRedBits = 16;
 pixelDesc.cAccumGreenBits = 16;
 pixelDesc.cAccumBlueBits = 16;
 pixelDesc.cAccumAlphaBits = 0;
 pixelDesc.cDepthBits = 32;
 pixelDesc.cStencilBits = 8;
 pixelDesc.cAuxBuffers = 0;
 pixelDesc.iLayerType = PFD_MAIN_PLANE;
 pixelDesc.bReserved = 0;
 pixelDesc.dwLayerMask = 0;
 pixelDesc.dwVisibleMask = 0;
 pixelDesc.dwDamageMask = 0;

 m_GLPixelIndex = ChoosePixelFormat(hDC,&pixelDesc);
 if(m_GLPixelIndex==0) // выбираем default
 {
  m_GLPixelIndex = 1;
  if(!DescribePixelFormat(hDC,m_GLPixelIndex,
  sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR),&pixelDesc))
  return FALSE;
 }

 if(!SetPixelFormat(hDC,m_GLPixelIndex,&pixelDesc))
  return FALSE;

 return TRUE;
}

//*********************************
// CreateViewGLContext 
//*********************************
BOOL CColorDlg::CreateViewGLContext(HDC hDC)
{
 m_hGLContext = wglCreateContext(hDC);

 if(m_hGLContext==NULL)
  return FALSE;

 if(wglMakeCurrent(hDC,m_hGLContext)==FALSE)
  return FALSE;

 return TRUE;
}
//*********************************
// OnDestroy 
//*********************************
void CColorDlg::OnDestroy() 
{
 CDialog::OnDestroy();

 if(wglGetCurrentContext() != NULL)
  wglMakeCurrent(NULL,NULL);

 if(m_hGLContext != NULL)
 {
  wglDeleteContext(m_hGLContext);
  m_hGLContext = NULL;
 }

 glDeleteLists(1,2);
}

РЕНДЕРИНГ

RGB куб и облака рендерятся в двух отдельных списках. Куб - всегда остаётся постоянным, в то время как облако вычисляется каждый раз при загрузке новой картинки.

//*********************************
// OnPaint 
//*********************************
void CColorDlg::OnPaint() 
{
 // ** Draw scene **
 CPaintDC dc(this);
 RenderScene();
 SwapBuffers(dc.m_ps.hdc); // двойной буфер
}
//*********************************
// RenderScene 
//*********************************
void CColorDlg::RenderScene()
{
 ::glClearColor((float)GetRValue(m_BackColor)/255.0f,
                (float)GetGValue(m_BackColor)/255.0f,
                (float)GetBValue(m_BackColor)/255.0f,1.0f);
 ::glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

 ::glPushMatrix();
 ::glTranslated(0.0,0.0,-8.0);
 ::glRotated(m_xRotate, 1.0, 0.0, 0.0);
 ::glRotated(m_yRotate, 0.0, 1.0, 0.0);
 ::glCallList(1); // cube
 ::glCallList(2); // clouds
 ::glPopMatrix();
}

//***********************************************
// BuildList
//***********************************************
void CColorDlg::BuildListCube(BOOL list)
{
 GLUquadricObj* pQuadric = gluNewQuadric();

 if(list)
  ::glNewList(1,GL_COMPILE_AND_EXECUTE);

 float x = m_Size;

 // RGB куб
 glBegin(GL_LINE_LOOP);
  glColor3ub(0,0,0);
  glVertex3d(-x,-x,-x);
  glColor3ub(255,0,0);
  glVertex3d(x,-x,-x);
  glColor3ub(255,255,0);
  glVertex3d(x,x,-x);
  glColor3ub(0,255,0);
  glVertex3d(-x,x,-x);
 glEnd();

 glBegin(GL_LINE_LOOP);
  glColor3ub(0,0,255);
  glVertex3d(-x,-x,x);
  glColor3ub(255,0,255);
  glVertex3d(x,-x,x);
  glColor3ub(255,255,255);
  glVertex3d(x,x,x);
  glColor3ub(0,255,255);
  glVertex3d(-x,x,x);
 glEnd();

 glBegin(GL_LINES);
  glColor3ub(0,0,0);
  glVertex3d(-x,-x,-x);
  glColor3ub(0,0,255);
  glVertex3d(-x,-x,x);
  glColor3ub(255,0,0);
  glVertex3d(x,-x,-x);
  glColor3ub(255,0,255);
  glVertex3d(x,-x,x);
  glColor3ub(255,255,0);
  glVertex3d(x,x,-x);
  glColor3ub(255,255,255);
  glVertex3d(x,x,x);
  glColor3ub(0,255,0);
  glVertex3d(-x,x,-x);
  glColor3ub(0,255,255);
  glVertex3d(-x,x,x);
 glEnd();

 // Сферы
 glPolygonMode(GL_FRONT,GL_FILL);
 glPolygonMode(GL_BACK,GL_FILL);
 float radius = 0.1f;

 glPushMatrix();
 glTranslated(-m_Size,-m_Size,-m_Size);
 glColor3ub(0,0,0);
 gluSphere(pQuadric,radius,12,12); 
 glPopMatrix();

 glPushMatrix();
 glTranslated(m_Size,-m_Size,-m_Size);
 glColor3ub(255,0,0);
 gluSphere(pQuadric,radius,12,12); 
 glPopMatrix();

 glPushMatrix();
 glTranslated(-m_Size,m_Size,-m_Size);
 glColor3ub(0,255,0);
 gluSphere(pQuadric,radius,12,12); 
 glPopMatrix();

 glPushMatrix();
 glTranslated(-m_Size,-m_Size,m_Size);
 glColor3ub(0,0,255);
 gluSphere(pQuadric,radius,12,12); 
 glPopMatrix();

 glPushMatrix();
 glTranslated(m_Size,m_Size,-m_Size);
 glColor3ub(255,255,0);
 gluSphere(pQuadric,radius,12,12); 
 glPopMatrix();

 glPushMatrix();
 glTranslated(-m_Size,m_Size,m_Size);
 glColor3ub(0,255,255);
 gluSphere(pQuadric,radius,12,12); 
 glPopMatrix();

 glPushMatrix();
 glTranslated(m_Size,-m_Size,m_Size);
 glColor3ub(255,0,255);
 gluSphere(pQuadric,radius,12,12); 
 glPopMatrix();

 glPushMatrix();
 glTranslated(m_Size,m_Size,m_Size);
 glColor3ub(255,255,255);
 gluSphere(pQuadric,radius,12,12); 
 glPopMatrix();

 if(list)
  ::glEndList();

 gluDeleteQuadric(pQuadric);
}

//***********************************************
// BuildListCloud
//***********************************************
void CColorDlg::BuildListCloud()
{
 TRACE("Build list cloud...");

 // Область изображения
 unsigned int area = m_Image.GetWidth()
                   * m_Image.GetHeight();

 TRACE("area : %d...",area);

 // Необходимо, чтобы картинка была 24 бита
 if(area == 0 ||
  m_Image.GetDepth() != 24)
 return;

 // Максимум -> область отчётливых цветов / 2^24
 // Эта таблица занимает прилично памати, но на короткое время
 TRACE("alloc...");
 unsigned char *pTable = new unsigned char[16777216];
 memset(pTable,0,16777216); // init 0

 // Содержимое картинки
 unsigned int wb32 = m_Image.GetWidthByte32();
 unsigned char *pData = m_Image.GetData();

 // Строим новый список
 TRACE("build list...");
 int nb = 0;
 ::glNewList(2,GL_COMPILE_AND_EXECUTE);
 glBegin(GL_POINTS);
 float tmp = 2.0f/255.0f*m_Size;
 for(unsigned int j=0;j<m_Image.GetHeight();j++)
  for(unsigned int i=0;i<m_Image.GetWidth();i++)
  {
   unsigned char b = pData[wb32*j+3*i];
   unsigned char g = pData[wb32*j+3*i+1];
   unsigned char r = pData[wb32*j+3*i+2];
   if(!pTable[b*65536+g*256+r])
   {
    glColor3ub(r,g,b);
    float x = -m_Size+(float)r*tmp;
    float y = -m_Size+(float)g*tmp;
    float z = -m_Size+(float)b*tmp;
    glVertex3d(x,y,z);
    pTable[b*65536+g*256+r] = 1;
    nb++;
   }
  }
 
 glEnd();
 ::glEndList();
 TRACE("%d points...",nb);

 TRACE("cleanup...");
 delete [] pTable;
 TRACE("ok\n");
}