• Lissage (antialiasing)
• Fog
• Décalage de polygone

Lissage (antialiasing)

• Définition et principe

  Les lignes qui ne sont ni horizontales ni verticales sont crénelées. Ce phénomène est appelé aliasing, et nous allons voir comment la technique de lissage (ou antialiasing) permet de l'estomper.
  Si l'on agrandit un segment de droite comme sur l'image ci-après, on s'aperçoit que chaque pixel est plus ou moins recouvert par le segment.
  
  Cette image est extraite de l'ouvrage OpenGL 1.2, Woo, Neider, Davis & Shreiner chez CampusPress.
  
  L'affichage des pixels traversés par le segment génère une ligne crénelée.
  La technique de lissage consiste à affecter à chaque pixel traversé par le segment une opacité dépendant du taux de couverture.
  
  

• Exemple

  Ainsi sur l'exemple suivant aargb.c, à gauche, les lignes verte et bleues sont lissées, et l'on voit sur l'agrandissement du croisement entre les deux segments (à droite), que les intensités des pixels sont variables.
  
  
  
  

• Contrôle de la qualité : glHint(...)

  La fonction glHint(GLenum cible, GLenum hint) permet d'indiquer les préférences que l'on a entre qualité de l'image et rapidité de l'affichage. Néanmoins, toutes les implémentations ne tiennent pas compte de ces préférences.
  
  Le paramètre cible peut prendre les valeurs suivantes :
  

  GL_POINT_SMOOTH_HINT, GL_LINE_SMOOTH_HINT, GL_POLYGON_SMOOTH_HINT	qualité d'échantillonnage souhaitée pour les points, les lignes ou les polygones au cours des opérations de lissage
  GL_FOG_HINT	détermine si les calculs de fog se font pixel par pixel (meilleure qualité) ou sommet par sommet (plus rapide)
  GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT	spécifie si l'on souhaite ou non tenir compte de la perspective pour l'interpolation des couleurs et des textures.

  
  Le paramètre hint peut prendre la valeur GL_FASTEST, pour privilégier la vitesse, ou GL_NICEST pour privilégier la qualité, ou GL_DONT_CARE pour indiquer l'absence de préférence.
  
  

Fog

Le terme "Fog" désigne le brouillard et les effets atmosphériques du même type : brume, buée, fumée, pollution. C'est un effet qui permet de simuler une visibilité limitée.
Lorsque le fog est activé, les objets se mélangent avec la couleur du fog en fonction de leur distance au point de vue. Comme par temps de brouillard, les objets les plus lointains sont les moins visibles.

• Mise en oeuvre

  Il suffit d'activer le fog à l'aide de l'appel à glEnable(GL_FOG), et de choisir la couleur du fog, et l'équation qui va contrôler la densité à l'aide d'appels à glFog*(GLenum pname, TYPE param) et à glFog*v(GLenum pname, TYPE *params). Un exemple est donné dans le programme fog.c.
  
  

• Couleur et équation du fog

  Soit Cf la couleur du fog. Cette couleur est définie par un appel à glFogfv(GL_FOG_COLOR, params), où params est un tableau de 4 nombres réels de type GLfloat, qui spécifient les valeurs chromatiques RVBA du fog.
  
  Soit Cs la couleur d'un fragment entrant. On parle aussi de fragment source, c'est un fragment d'un objet qui va être soumis au fog.
  
  La couleur finale C sera calculée en utilisant une fonction de mélange f(z) qui est une fonction décroissante de la distance z entre le point de vue et le centre du fragment :
  
  C = f(z).Cs + (1 - f(z)).Cf
  
  L'équation de cette fonction f dépend du mode de fog choisi. Elle est soit exponentielle, soit exponentielle au carré, soit linéaire.
  
  Si l'on choisit une décroissance exponentielle ou exponentielle au carré, on doit le déclarer par un appel à glFogi(GL_FOG_MODE, GL_EXP) (c'est le mode par défaut), ou glFogi(GL_FOG_MODE, GL_EXP2), et spécifier la densité du fog à l'aide de glFogf(GL_FOG_DENSITY, densite). La valeur par défaut de la densité est 1.
  On a alors f = exp -(densite.z) pour la décroissance exponentielle, ou
  f = exp -(densite.z)^2 pour une décroissance exponentielle au carré.
  
  Si l'on choisit une fonction linéaire, l'équation est f = (end - z ) / (end - start), et on doit indiquer ce choix à l'aide de glFogi(GL_FOG_MODE, GL_LINEAR). Les paramètres end et start sont spécifiés par glFogf(GL_FOG_END, end) et glFogf(GL_FOG_START, start). Par défaut, start vaut 0 et end vaut 1.
  
  La figure suivant représente le comportement des équations de densité en fonction de la distance au point de vue :
  
  
  Cette image est extraite de l'ouvrage OpenGL 1.2, Woo, Neider, Davis & Shreiner chez CampusPress.
  
  
  

• Coordonnées de fog

  La fonction glFogCoord*() permet d'affecter des coordonnées de brouillard explicites aux sommets, à la place d'utiliser la valeur de z, comme dans l'exemple fogcoord.c.
  

Décalage de polygone

• Définition

  Pour souligner les contours d'un objet solide, on peut être amené à le dessiner deux fois, une fois en remplissant les faces (mode GL_FILL), et une fois en redessinant les lignes (mode GL_LINE) d'une autre couleur. Mais la rastérisation des lignes et des polygones pleins ne se fait pas de la même manière, et le résultat contient un effet désagréable de chevauchement (stitching), que l'on va supprimer avec le décalage de polygone.
  Il s'agit d'ajouter un décalage (offset) en z aux lignes pour les rapprocher de l'observateur, afin de les séparer des polygones.
  
  Cet effet de décalage est aussi utilisé pour rendre des images avec suppression des lignes cachées.
  
  

• Modes de rendu des polygones

  On peut visualiser les polygones en mode point ( glPolygonMode(face, GL_POINT) ), en mode ligne ( glPolygonMode(face, GL_LINE) ), ou en mode plein ( glPolygonMode(face, GL_FILL) ).
  Le paramètre face indique quelle face des polygones sont concernées : GL_FRONT, GL_BACK, ou GL_FRONT_AND_BACK.
  
  

• Types de décalage

  Il y a trois types de décalages, un par mode de rendu. On peut décaler les points ( glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_POINT) ), les lignes ( glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_LINE) ), ou les faces pleines glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_FILL) ).
  
  
  

• Valeur du décalage

  La commande glPolygonOffset(GLfloat facteur, GLfloat unites) ajoute à la profondeur de chaque fragment un décalage o :
  o = m . facteur + r . unites
  Dans cette formule, m est l'inclinaison de profondeur maximale du polygone, ( c'est à dire la variation en z du polygone divisée par la variation en x ou y correspondante) et r une constante spécifique à l'implémentation.
  
  En général, on obtient un décalage satisfaisant en utilisant les valeurs suivantes : facteur = unites = 1.0 . On note que m et r étant positifs, avec ces valeurs, le décalage o est positif : les objets sont bien rapprochés du point de vue.
  
  

• Exemple

  C'est la démonstration classique, tirée du programme polyoff.c. : dans l'image de gauche, sans décalage des lignes, dans l'image de droite, avec :
  
  

17 décembre 2012