PyOpenGL Programming

OpenGL (ย่อมาจาก Open Graphics Library) เป็น Application Programming Interface (API) สำหรับควบคุม Graphics Processing Unit (GPU) ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน (เนื่องจากมี API แบบนี้ในโลกอยู่แค่สองตัว คือ OpenGL และ DirectX) จริงๆ แล้ว OpenGL เขียนขึ้นมาครั้งแรกเพื่อใช้กับภาษา C แต่หลังจากนั้นก็มีคนเขียนซอฟต์แวร์เพิ่มเติมให้ใ้ช้ OpenGL กับภาษาอื่นๆ เช่น Java, Pascal, Ruby, ฯลฯ ได้ PyOpenGL เป็นไลบรารีที่ทำให้ภาษาไพทอนใช้ OpenGL ได้ เอกสารนี้จะสอนวิธีการใช้ OpenGL ผ่านทาง PyOpenGL สร้างโปรแกรมเพื่อแสดงภาพสองมิติและสามมิติอย่างง่ายๆ

หากท่านต้องการอ่านเอกสารนี้ให้ได้อรรถรสมากที่สุด กรุณาใช้ Crunchy คุณสามารถดูวิดิทัศน์แสดงการติดตั้งและใช้ Crunchy ได้ที่นี่: วิธีการติดตั้งภาษา Python และ Crunchy

การติดตั้ง PyOpenGL

ก่อนติดตั้ง PyOpenGL คุณจะต้องติดตั้งภาษาไพทอนไว้ก่อนแล้ว เราแนะนำให้ติดตั้งภาษาไพทอนเวอร์ชัน 2.5.2 เนื่องจากมันเป็นเวอร์ชันที่ Crunchy สามารถทำงานร่วมด้วยอย่างราบรื่น

คุณสามารถดูวิดิทัศน์แสดงวิธีการติดตั้ง PyOpenGL ได้ที่นี่: http://access.cs.sci.ku.ac.th/~pramook/install-pyopengl/

ความรู้พื้นฐาน

OpenGL

ผู้ใช้ OpenGL สามารถใช้มันวาดรูปทรงสองมิติหรือสามมิติได้ โดยระุบุรูปทรงและรูปร่างพื้นฐาน เช่น จุด เส้น และรูปหลายเหลี่ยม เป็นต้น แล้ว OpenGL จะทำหน้าที่สร้างภาพสามมิตินั้นไว้บนหน่วยความจำที่่เรียกว่า framebuffer ซึ่งเก็บข้อมูลสีของแต่ละ pixel บนหน้าจอเอาไว้

OpenGL เป็นไลบรารีที่เหมาะสมต่อการสร้างโปรแกรมที่มีการตอบสนองต่อผู้ใช้แบบทันทีทันควัน (interactive) เนื่องจากการวาดรูปใช้ GPU จึงทำได้อย่างรวดเร็ว แต่ GPU เองไม่สามารถสร้างรูปที่มีรายละเอียดสูง หรือมีการกระจายตัวของแสงในฉากที่ซับซ้อนได้ จึงไม่เหมาะสำหรับใช้สร้างภาพนิ่งคุณภาพสูงหรือภาพยนตร์สามมิติต่างๆ

OpenGL ทำหน้าที่สั่ง GPU ให้วาดรูปเท่านั้น มันไม่ได้จัดการการติดต่อกับผู้ใช้ ไม่ได้จัดการวินโดว์ที่โปรแกรมใช้ และมันก็ไม่สามารถหา framebuffer มาใช้เองได้ ดังนั้นต้องมีโค้ดส่วนอื่นมาจัดการเรื่องพวกนี้ให้

GLUT

GLUT ย่อมาจาก OpenGL Utility Toolkit เป็นไลบรารีสำหรับจัดการส่วนติดต่อกับผู้ใช้และจัดการวินโดว์ให้ OpenGL กล่าวคือมันทำสิ่งที่ OpenGL ไม่ทำข้างบน GLUT เป็นไลบรารีที่เหมาะสมต่อการเรียน OpenGL เนื่องจากใช้งานง่ายและผู้ใช้ไม่ต้องเรียนรู้หรือจดจำอะไรมาก แต่ไม่เหมาะจะเอาไปใช้เขียนโปรแกรมประยุกต์จริงๆ เนื่องจากไม่มี GUI Widget ให้ใช้เลย นอกจากนี้โปรแกรมจะต้องรับข้อมูลเข้าจา่กผู้่ใช้ตามที่ GLUT กำหนดเท่านั้น ไม่สามารถจัดการการอ่านข้อมูลเข้าได้เอง

โปรแกรมแรก

from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GLU import *
from OpenGL.GLUT import *
import sys

def display():
    glClearColor(0,0,0,0)
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)
    
    glBegin(GL_QUADS)
    glVertex2d(-0.5, -0.5)
    glVertex2d(0.5, -0.5)
    glVertex2d(0.5, 0.5)
    glVertex2d(-0.5, 0.5)
    glEnd()
    
    glutSwapBuffers()

if __name__=="__main__":
    glutInit(sys.argv)
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH)
    glutInitWindowSize(512, 512)
    glutCreateWindow("Test 01")
    
    glutDisplayFunc(display)
    
    glutMainLoop()