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 {$IFNDEF OPENGL_ES}
  61     procedure Render;
  62 {$ENDIF}
  63
  64     constructor Create;
  65   end;
  66
  67 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  68   TglcCamera = class(TglcFrustum)
  69   private
  70     fPosition: TgluMatrix4f;
  71   public
  72     property Position: TgluMatrix4f read fPosition write fPosition;
  73
  74     procedure Move(const aVec: TgluVector3f);
  75     procedure Tilt(const aAngle: Single);
  76     procedure Turn(const aAngle: Single);
  77     procedure Roll(const aAngle: Single);
  78     procedure Activate;
  79     function GetRay(const aPos: TgluVector2f): TgluRayf;
  80
  81     constructor Create;
  82   end;
  83
  84 implementation
  85
  86 uses
  87   Math, {$IFNDEF OPENGL_ES}dglOpenGL{$ELSE}dglOpenGLES{$ENDIF};
  88
  89 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  90 //TglcFrustum///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  91 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  92 function TglcFrustum.GetWidth: Single;
  93 begin
  94   result := (fRight - fLeft);
  95 end;
  96
  97 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  98 function TglcFrustum.GetHeight: Single;
  99 begin
 100   result := (fTop - fBottom);
 101 end;
 102
 103 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 104 function TglcFrustum.GetFOVAngle: Single;
 105 begin
 106   result := arctan2(Height/2, fNear)/Pi*360;
 107 end;
 108
 109 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 110 function TglcFrustum.GetAspectRatio: Single;
 111 begin
 112   result := Height / Width;
 113 end;
 114
 115 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 116 procedure TglcFrustum.Frustum(const aLeft, aRight, aBottom, aTop, aNear, aFar: Single);
 117 begin
 118   fIsOrthogonal := false;
 119   fTop          := aRight;
 120   fBottom       := aLeft;
 121   fLeft         := aBottom;
 122   fRight        := aTop;
 123   fNear         := aNear;
 124   fFar          := aFar;
 125 end;
 126
 127 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 128 procedure TglcFrustum.Perspective(const aFOVAngle, aAspectRatio, aNear, aFar: Single);
 129 begin
 130   fIsOrthogonal := false;
 131   fNear         := aNear;
 132   fFar          := aFar;
 133   fTop          := fNear * tan(aFOVAngle / 360 * Pi);
 134   fBottom       := -fTop;
 135   fRight        := aAspectRatio * fTop;
 136   fLeft         := -fRight;
 137 end;
 138
 139 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 140 procedure TglcFrustum.Ortho(const aLeft, aRight, aBottom, aTop, aNear, aFar: Single);
 141 begin
 142   fIsOrthogonal := true;
 143   fLeft         := aLeft;
 144   fRight        := aRight;
 145   fTop          := aTop;
 146   fBottom       := aBottom;
 147   fNear         := aNear;
 148   fFar          := aFar;
 149 end;
 150
 151 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 152 procedure TglcFrustum.Activate;
 153 begin
 154   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 155   glLoadIdentity;
 156   if fIsOrthogonal then
 157     {$IFNDEF OPENGL_ES}glOrtho{$ELSE}glOrthof{$ENDIF}(fLeft, fRight, fBottom, fTop, fNear, fFar)
 158   else
 159     {$IFNDEF OPENGL_ES}glFrustum{$ELSE}glFrustumf{$ENDIF}(fLeft, fRight, fBottom, fTop, fNear, fFar);
 160   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 161 end;
 162
 163 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 164 {$IFNDEF OPENGL_ES}
 165 procedure TglcFrustum.Render;
 166 var
 167   min, max: TgluVector2f;
 168 begin
 169   min[0] := fLeft   / fNear * fFar;
 170   min[1] := fBottom / fNear * fFar;
 171   max[0] := fRight  / fNear * fFar;
 172   max[1] := fTop    / fNear * fFar;
 173
 174   glBegin(GL_LINE_LOOP);
 175     glVertex3f(fLeft, fTop, -fNear);
 176     glVertex3f(fLeft, fBottom, -fNear);
 177     glVertex3f(fRight, fBottom, -fNear);
 178     glVertex3f(fRight, fTop, -fNear);
 179   glEnd;
 180
 181   glBegin(GL_LINE_LOOP);
 182     glVertex3f(min[0], min[0], -fFar);
 183     glVertex3f(min[0], max[0], -fFar);
 184     glVertex3f(max[0], max[0], -fFar);
 185     glVertex3f(max[0], min[0], -fFar);
 186   glEnd;
 187
 188   glBegin(GL_LINES);
 189     glVertex3f(0, 0, 0); glVertex3f(min[0], min[0], -fFar);
 190     glVertex3f(0, 0, 0); glVertex3f(min[0], max[0], -fFar);
 191     glVertex3f(0, 0, 0); glVertex3f(max[0], max[0], -fFar);
 192     glVertex3f(0, 0, 0); glVertex3f(max[0], min[0], -fFar);
 193   glEnd;
 194 end;
 195 {$ENDIF}
 196
 197 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 198 constructor TglcFrustum.Create;
 199 begin
 200   inherited Create;
 201   fTop    := 0;
 202   fBottom := 0;
 203   fLeft   := 0;
 204   fRight  := 0;
 205   fNear   := 0;
 206   fFar    := 0;
 207 end;
 208
 209 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 210 //TglcCamera////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 211 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 212 procedure TglcCamera.Move(const aVec: TgluVector3f);
 213 begin
 214   fPosition := gluMatrixMult(gluMatrixTranslate(aVec), fPosition);
 215 end;
 216
 217 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 218 procedure TglcCamera.Tilt(const aAngle: Single);
 219 begin
 220   fPosition := gluMatrixMult(gluMatrixRotate(gluVector3f(1,0,0), aAngle), fPosition);
 221 end;
 222
 223 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 224 procedure TglcCamera.Turn(const aAngle: Single);
 225 begin
 226   fPosition := gluMatrixMult(gluMatrixRotate(gluVector3f(0,1,0), aAngle), fPosition);
 227 end;
 228
 229 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 230 procedure TglcCamera.Roll(const aAngle: Single);
 231 begin
 232   fPosition := gluMatrixMult(gluMatrixRotate(gluVector3f(0,0,1), aAngle), fPosition);
 233 end;
 234
 235 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 236 procedure TglcCamera.Activate;
 237 begin
 238   inherited Activate;
 239   glLoadMatrixf(@fPosition[0, 0]);
 240 end;
 241
 242 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 243 function TglcCamera.GetRay(const aPos: TgluVector2f): TgluRayf;
 244 var
 245   p: TgluVector3f;
 246 begin
 247   if (aPos[0] < 0) then
 248     p[0] := -aPos[0] * fLeft
 249   else
 250     p[0] := aPos[0] * fRight;
 251   if (aPos[1] < 0) then
 252     p[1] := -aPos[1] * fBottom
 253   else
 254     p[1] := aPos[1] * fTop;
 255   if (fIsOrthogonal) then begin
 256     p[2] := 0;
 257     result.p := fPosition * p;
 258     result.v := fPosition * gluVector3f(0, 0, -1);
 259   end else begin
 260     p[2] := -fNear;
 261     result.p := gluVector3f(0, 0, 0);
 262     result.v := fPosition * p;
 263   end;
 264   result := gluRayNormalize(result);
 265 end;
 266
 267 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 268 constructor TglcCamera.Create;
 269 begin
 270   inherited Create;
 271   fPosition := gluMatrixIdentity;
 272 end;
 273
 274 end.
 275