uglcCamera.pas

   1 unit uglcCamera;
   2
   3 { Package:      OpenGLCore
   4   Prefix:       glc - OpenGL Core
   5   Beschreibung: diese Unit enthält eine Klassen-Kapselung für OpenGL Frustum und Kamera
   6   Beispiel:
   7     var
   8       camera: TglcCamera;
   9
  10     camera := TglcCamera.Create;
  11     try
  12       camera.Perspective(45, 0.01, 100, 800/600);   // define perspective view
  13       camera.Move(gluVector(2, 3, -5));             // move 2 right, 3 up and 5 back
  14       camera.Tilt(-25);                             // turn 25 degrees down
  15       camera.Turn(-10);                             // turn 10 degrees left
  16       camera.Activate;                              // activate camera
  17
  18       // do normal rendering
  19
  20     finally
  21       FreeAndNil(camera);
  22     end;  }
  23
  24 {$mode objfpc}{$H+}
  25
  26 interface
  27
  28 uses
  29   Classes, SysUtils,
  30   ugluVector, ugluMatrix;
  31
  32 type
  33 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  34   TglcFrustum = class(TObject)
  35   private
  36     function GetWidth: Single;
  37     function GetHeight: Single;
  38     function GetFOVAngle: Single;
  39     function GetAspectRatio: Single;
  40   protected
  41     fIsOrthogonal: Boolean;
  42     fTop, fBottom, fLeft, fRight, fNear, fFar: Single;
  43   public
  44     property Top         : Single  read fTop;
  45     property Bottom      : Single  read fBottom;
  46     property Left        : Single  read fLeft;
  47     property Right       : Single  read fRight;
  48     property Near        : Single  read fNear;
  49     property Far         : Single  read fFar;
  50     property Width       : Single  read GetWidth;
  51     property Height      : Single  read GetHeight;
  52     property FOVAngle    : Single  read GetFOVAngle;
  53     property AspectRatio : Single  read GetAspectRatio;
  54     property IsOrthogonal: Boolean read fIsOrthogonal;
  55
  56     procedure Frustum(const aLeft, aRight, aBottom, aTop, aNear, aFar: Single);
  57     procedure Perspective(const aFOVAngle, aAspectRatio, aNear, aFar: Single);
  58     procedure Ortho(const aLeft, aRight, aBottom, aTop, aNear, aFar: Single);
  59     procedure Activate;
  60     procedure Render;
  61
  62     constructor Create;
  63   end;
  64
  65 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  66   TglcCamera = class(TglcFrustum)
  67   private
  68     fPosition: TgluMatrix4f;
  69   public
  70     property Position: TgluMatrix4f read fPosition write fPosition;
  71
  72     procedure Move(const aVec: TgluVector3f);
  73     procedure Tilt(const aAngle: Single);
  74     procedure Turn(const aAngle: Single);
  75     procedure Roll(const aAngle: Single);
  76     procedure Activate;
  77     function GetRay(const aPos: TgluVector2f): TgluRayf;
  78
  79     constructor Create;
  80   end;
  81
  82 implementation
  83
  84 uses
  85   Math, dglOpenGL;
  86
  87 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  88 //TglcFrustum///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  89 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  90 function TglcFrustum.GetWidth: Single;
  91 begin
  92   result := (fRight - fLeft);
  93 end;
  94
  95 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  96 function TglcFrustum.GetHeight: Single;
  97 begin
  98   result := (fTop - fBottom);
  99 end;
 100
 101 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 102 function TglcFrustum.GetFOVAngle: Single;
 103 begin
 104   result := arctan2(Height/2, fNear)/Pi*360;
 105 end;
 106
 107 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 108 function TglcFrustum.GetAspectRatio: Single;
 109 begin
 110   result := Height / Width;
 111 end;
 112
 113 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 114 procedure TglcFrustum.Frustum(const aLeft, aRight, aBottom, aTop, aNear, aFar: Single);
 115 begin
 116   fIsOrthogonal := false;
 117   fTop          := aRight;
 118   fBottom       := aLeft;
 119   fLeft         := aBottom;
 120   fRight        := aTop;
 121   fNear         := aNear;
 122   fFar          := aFar;
 123 end;
 124
 125 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 126 procedure TglcFrustum.Perspective(const aFOVAngle, aAspectRatio, aNear, aFar: Single);
 127 begin
 128   fIsOrthogonal := false;
 129   fNear         := aNear;
 130   fFar          := aFar;
 131   fTop          := fNear * tan(aFOVAngle / 360 * Pi);
 132   fBottom       := -fTop;
 133   fRight        := aAspectRatio * fTop;
 134   fLeft         := -fRight;
 135 end;
 136
 137 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 138 procedure TglcFrustum.Ortho(const aLeft, aRight, aBottom, aTop, aNear, aFar: Single);
 139 begin
 140   fIsOrthogonal := true;
 141   fLeft         := aLeft;
 142   fRight        := aRight;
 143   fTop          := aTop;
 144   fBottom       := aBottom;
 145   fNear         := aNear;
 146   fFar          := aFar;
 147 end;
 148
 149 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 150 procedure TglcFrustum.Activate;
 151 begin
 152   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 153   glLoadIdentity;
 154   if fIsOrthogonal then
 155     glOrtho(fLeft, fRight, fBottom, fTop, fNear, fFar)
 156   else
 157     glFrustum(fLeft, fRight, fBottom, fTop, fNear, fFar);
 158   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 159 end;
 160
 161 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 162 procedure TglcFrustum.Render;
 163 var
 164   min, max: TgluVector2f;
 165 begin
 166   min[0] := fLeft   / fNear * fFar;
 167   min[1] := fBottom / fNear * fFar;
 168   max[0] := fRight  / fNear * fFar;
 169   max[1] := fTop    / fNear * fFar;
 170
 171   glBegin(GL_LINE_LOOP);
 172     glVertex3f(fLeft, fTop, -fNear);
 173     glVertex3f(fLeft, fBottom, -fNear);
 174     glVertex3f(fRight, fBottom, -fNear);
 175     glVertex3f(fRight, fTop, -fNear);
 176   glEnd;
 177
 178   glBegin(GL_LINE_LOOP);
 179     glVertex3f(min[0], min[0], -fFar);
 180     glVertex3f(min[0], max[0], -fFar);
 181     glVertex3f(max[0], max[0], -fFar);
 182     glVertex3f(max[0], min[0], -fFar);
 183   glEnd;
 184
 185   glBegin(GL_LINES);
 186     glVertex3f(0, 0, 0); glVertex3f(min[0], min[0], -fFar);
 187     glVertex3f(0, 0, 0); glVertex3f(min[0], max[0], -fFar);
 188     glVertex3f(0, 0, 0); glVertex3f(max[0], max[0], -fFar);
 189     glVertex3f(0, 0, 0); glVertex3f(max[0], min[0], -fFar);
 190   glEnd;
 191 end;
 192
 193 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 194 constructor TglcFrustum.Create;
 195 begin
 196   inherited Create;
 197   fTop    := 0;
 198   fBottom := 0;
 199   fLeft   := 0;
 200   fRight  := 0;
 201   fNear   := 0;
 202   fFar    := 0;
 203 end;
 204
 205 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 206 //TglcCamera////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 207 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 208 procedure TglcCamera.Move(const aVec: TgluVector3f);
 209 begin
 210   fPosition := gluMatrixMult(gluMatrixTranslate(aVec), fPosition);
 211 end;
 212
 213 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 214 procedure TglcCamera.Tilt(const aAngle: Single);
 215 begin
 216   fPosition := gluMatrixMult(gluMatrixRotate(gluVector3f(1,0,0), aAngle), fPosition);
 217 end;
 218
 219 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 220 procedure TglcCamera.Turn(const aAngle: Single);
 221 begin
 222   fPosition := gluMatrixMult(gluMatrixRotate(gluVector3f(0,1,0), aAngle), fPosition);
 223 end;
 224
 225 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 226 procedure TglcCamera.Roll(const aAngle: Single);
 227 begin
 228   fPosition := gluMatrixMult(gluMatrixRotate(gluVector3f(0,0,1), aAngle), fPosition);
 229 end;
 230
 231 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 232 procedure TglcCamera.Activate;
 233 begin
 234   inherited Activate;
 235   glLoadMatrixf(@fPosition[0, 0]);
 236 end;
 237
 238 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 239 function TglcCamera.GetRay(const aPos: TgluVector2f): TgluRayf;
 240 var
 241   p: TgluVector3f;
 242 begin
 243   if (aPos[0] < 0) then
 244     p[0] := -aPos[0] * fLeft
 245   else
 246     p[0] := aPos[0] * fRight;
 247   if (aPos[1] < 0) then
 248     p[1] := -aPos[1] * fBottom
 249   else
 250     p[1] := aPos[1] * fTop;
 251   if (fIsOrthogonal) then begin
 252     p[2] := 0;
 253     result.p := fPosition * p;
 254     result.v := fPosition * gluVector3f(0, 0, -1);
 255   end else begin
 256     p[2] := -fNear;
 257     result.p := gluVector3f(0, 0, 0);
 258     result.v := fPosition * p;
 259   end;
 260   result := gluRayNormalize(result);
 261 end;
 262
 263 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 264 constructor TglcCamera.Create;
 265 begin
 266   inherited Create;
 267   fPosition := gluMatrixIdentity;
 268 end;
 269
 270 end.
 271