BGRABitmap tutorial 9/fr

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Ce tutoriel montre comment utiliser l'éclairage de Phong avec les textures.

Création d'un nouveau projet

Créez un nouveau projet et ajoutez la référence à BGRABitmap, de la même façon que dans le premier tutoriel.

Phong et lumière

Pour utiliser l'éclairage Phong, vous devez initialiser une classe TPhongShading. Elle est située dans l'unité BGRAGradients.

Ajoutez la variable dans la définition de la fenêtre : 

TForm1 = class(TForm) 
  ...
  phong: TPhongShading;

Quand la fenêtre est créée, créez la classe : 

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
  phong := TPhongShading.Create;
  phong.LightPositionZ := 150;
  phong.SpecularIndex := 20;
  phong.AmbientFactor := 0.4;
  phong.LightSourceIntensity := 250;
  phong.LightSourceDistanceTerm := 200;  
end;

L'indice spéculaire indique la concentration de la lumière réfléchie. Le facteur ambiant indique l'éclairage de base. La variable LightSourceDistanceTerm indique la distance supplémentaire entre la lumière et l'objet.

Quand le fenêtre est détruite : 

procedure TForm1.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
  phong.Free;
end;

Quand l'image est peinte, on ajoute un objet avec éclairage de Phong : 

var
  image: TBGRABitmap;

begin
    image := TBGRABitmap.Create(ClientWidth,ClientHeight,ColorToBGRA(ColorToRGB(clBtnFace)));

    phong.DrawSphere(image,rect(20,20,120,120),50,BGRA(255,0,0));

    image.Draw(Canvas,0,0,True);
    image.free;
end;

Les paramètres de DrawSphere sont l'image de destination, les bornes de l'objet, l'altitude maximum et la couleur. Le diamètre de la sphère est 100 alors l'altitude maximum est un hémisphère de 50.

Finalement, quand la souris est déplacée, ce serait bien que la source de lumière suive : 

procedure TForm1.FormMouseMove(Sender: TObject; Shift: TShiftState; X,
  Y: Integer);
begin
  phong.LightPosition := point(X,Y);
  FormPaint(Sender);
end;

Exécution du programme

Vous pouvez jouer avec la lumière sur la sphère :

BGRATutorial9a.png

Utiliser l'éclairage de Phong pour créer des textures

La procédure suivante crée un carré de chocolat : 

function CreateChocolateTexture(tx,ty: integer): TBGRABitmap;
var
  square,map: TBGRABitmap;
  phong: TPhongShading;
  margin: integer;
begin
  margin := tx div 20; //espace vide autour du carré
  square := CreateRectangleMap(tx-2*margin,ty-2*margin,tx div 8);

  //crée une carte avec le carré au milieu
  map := TBGRABitmap.Create(tx,ty,BGRABlack);
  map.PutImage(margin,margin,square,dmDrawWithTransparency);

  //applique un flou pour le rendre plus arrondi
  BGRAReplace(map,map.FilterBlurRadial(tx div 40,rbFast));
  square.free;

  //création de l'image résultante
  result := TBGRABitmap.Create(tx,ty);

  //utilisation de l'éclairage de Phong
  phong := TPhongShading.Create;
  phong.LightSourceDistanceFactor := 0;
  phong.LightDestFactor := 0;
  phong.LightSourceIntensity := 200;
  phong.AmbientFactor := 0.5;
  phong.LightPosition := Point(-50,-100);
  phong.LightPositionZ := 80;

  //dessine une pièce de chocolat avec une altitude max de 20
  phong.Draw(result,map,20,0,0,BGRA(86,41,38));
  map.Free;
  phong.Free;
end;

Le module d'éclairage de Phong utilise une carte d'altitudes pour calculer les effets de lumière. Ici, la carte contient un carré.

Parmi les propriétés de l'éclairage figurent LightSourceDistanceFactor et LightDestFactor. En mettant ces valeurs à zéro, on permet que la texture soit répétable. En effet, quand le facteur de distance est à zéro, la distance entre la lumière et l'objet n'est pas prise en compte, et quand le facteur de destination de la lumière est à zéro, la position de l'objet n'est pas prise en compte pour le calcul de l'angle de la lumière.

Quand la fenêtre est créée, on crée le morceau de chocolat : 

  chocolate := CreateChocolateTexture(80,80);

Et quand la fenêtre est détruite : 

  chocolate.Free;

Avant phong.DrawSphere dans l'événement OnPaint, ajoutez cette ligne : 

    image.FillRect(0,0,80*7,80*4,chocolate,dmSet);

Code résultant

unit UMain;

{$mode objfpc}{$H+}

interface

uses
  Classes, SysUtils, FileUtil, LResources, Forms, Controls, Graphics, Dialogs,
  ExtCtrls, Buttons, BGRABitmap, BGRABitmapTypes, BGRAGradients;

type
  { TForm1 }

  TForm1 = class(TForm)
    Timer1: TTimer;
    procedure FormCreate(Sender: TObject);
    procedure FormDestroy(Sender: TObject);
    procedure FormMouseMove(Sender: TObject; Shift: TShiftState; X, Y: Integer);
    procedure FormPaint(Sender: TObject);
  private
    { private declarations }
  public
    { public declarations }
    phong: TPhongShading;
    chocolate: TBGRABitmap;
  end; 

var
  Form1: TForm1; 

implementation

function CreateChocolateTexture(tx,ty: integer): TBGRABitmap;
var
  square,map: TBGRABitmap;
  phong: TPhongShading;
  margin: integer;
begin
  margin := tx div 20;
  square := CreateRectangleMap(tx-2*margin,ty-2*margin,tx div 8);
  map := TBGRABitmap.Create(tx,ty,BGRABlack);
  map.PutImage(margin,margin,square,dmDrawWithTransparency);
  BGRAReplace(map,map.FilterBlurRadial(tx div 40,rbFast));
  square.free;

  result := TBGRABitmap.Create(tx,ty);
  phong := TPhongShading.Create;
  phong.LightSourceDistanceFactor := 0;
  phong.LightDestFactor := 0;
  phong.LightSourceIntensity := 200;
  phong.AmbientFactor := 0.5;
  phong.LightPosition := Point(-50,-100);
  phong.LightPositionZ := 80;
  phong.Draw(result,map,20,0,0,BGRA(86,41,38));
  map.Free;
  phong.Free;
end;

{ TForm1 }

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
  phong := TPhongShading.Create;
  phong.LightPositionZ := 150;
  phong.SpecularIndex := 20;
  phong.AmbientFactor := 0.4;
  phong.LightSourceIntensity := 250;
  phong.LightSourceDistanceTerm := 200;

  chocolate := CreateChocolateTexture(80,80);
end;

procedure TForm1.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
  phong.Free;
  chocolate.Free;
end;

procedure TForm1.FormMouseMove(Sender: TObject; Shift: TShiftState; X,
  Y: Integer);
begin
  phong.LightPosition := point(X,Y);
  FormPaint(Sender);
end;


procedure TForm1.FormPaint(Sender: TObject);
var
  image: TBGRABitmap;
begin
    image := TBGRABitmap.Create(ClientWidth,ClientHeight,ColorToBGRA(ColorToRGB(clBtnFace)));

    image.FillRect(0,0,80*7,80*4,chocolate,dmSet);
    phong.DrawSphere(image,rect(20,20,120,120),50,BGRA(255,0,0));

    image.Draw(Canvas,0,0,True);
    image.free;
end;

initialization
  {$I UMain.lrs}

end.

Exécution du programme

Vous devriez voir une plaquette de chocolat appétissante avec une grosse cerise :

BGRATutorial9b.png

Utiliser le bruit de Perlin et l'éclairage de Phong ensemble

L'idée est de créer une carte avec un bruit de Perlin, et ensuite d'utiliser l'éclairage de Phong pour le rendu. Voici comme créer une texture de pierre : 

  function CreateStoneTexture(tx,ty: integer): TBGRABitmap;
  var
    temp: TBGRABitmap;
    phong: TPhongShading;
  begin
    result := CreateCyclicPerlinNoiseMap(tx,ty,1,1,0.6);
    temp:= result.GetPart(rect(-2,-2,tx+2,ty+2)) as TBGRABitmap;

    phong := TPhongShading.Create;
    phong.LightSourceDistanceFactor := 0;
    phong.LightDestFactor := 0;
    phong.LightSourceIntensity := 100;
    phong.LightPositionZ := 100;
    phong.NegativeDiffusionFactor := 0.3;
    phong.AmbientFactor := 0.5;
    phong.Draw(result,temp,30,-2,-2,BGRA(170,170,170));

    phong.Free;
    temp.Free;
  end;

D'abord, on crée une carte cyclique. C'est important pour que la texture soit répétable. Mais ensuite, quand on appliquera l'effet Phong, on aura besoin de préciser que l'effet de lumière est lui aussi cyclique. Alors, avec GetPart, on extrait la carte générée avec 2 pixels en plus sur chaque bord, ainsi le calcul de lumière sera-t-il appliqué convenablement.

L'appel à phong.Draw avec le décalage (-2,-2) dessine la carte à la position correcte, prenant en compte qu'on a ajouté 2 pixels.

Maintenant dans l'événement OnPaint : 

procedure TForm1.FormPaint(Sender: TObject);
var
  image: TBGRABitmap;
  stone: TBGRABitmap;
begin
    image := TBGRABitmap.Create(ClientWidth,ClientHeight,ColorToBGRA(ColorToRGB(clBtnFace)));

    stone := CreateStoneTexture(100,100);
    image.FillEllipseAntialias(200,100,150,50,stone);
    stone.free;

    image.Draw(Canvas,0,0,True);
    image.free;
end;

Exécution du programme

Vous devriez voir une fenêtre avec un fond de pierre :

BGRATutorial9c.png

Faire de l'eau

C'est presque la même procédure pour générer de l'eau : 

function CreateWaterTexture(tx,ty: integer): TBGRABitmap;
const blurSize = 5;
var
  temp: TBGRABitmap;
  phong: TPhongShading;
begin
  result := CreateCyclicPerlinNoiseMap(tx,ty,1,1,1.2);
  temp:= result.GetPart(rect(-blurSize,-blurSize,tx+blurSize,ty+blurSize)) as TBGRABitmap;
  BGRAReplace(temp,temp.FilterBlurRadial(blurSize,rbFast));

  phong := TPhongShading.Create;
  phong.LightSourceDistanceFactor := 0;
  phong.LightDestFactor := 0;
  phong.LightSourceIntensity := 150;
  phong.LightPositionZ := 80;
  phong.LightColor := BGRA(105,233,240);
  phong.NegativeDiffusionFactor := 0.3;
  phong.SpecularIndex := 20;
  phong.AmbientFactor := 0.4;

  phong.Draw(result,temp,20,-blurSize,-blurSize,BGRA(28,139,166));
  phong.Free;
  temp.Free;
end;

La principale différence est qu'on applique un flou pour rendre l'eau ronde et qu'on définit une couleur pour la lumière.

BGRATutorial9d.png

Utilisation de seuil pour faire des traces dans la neige

Il est possible de ne garder qu'un sous-intervalle des altitudes, pour avoir une texture qui montre des traces de pas dans la neige.

function CreateSnowPrintTexture(tx,ty: integer): TBGRABitmap;
var
  v: integer;
  p: PBGRAPixel;
  i: Integer;

  temp: TBGRABitmap;
  phong: TPhongShading;
begin
  //ici la carte aléatoire est créée
  result := CreateCyclicPerlinNoiseMap(tx,ty,1,1,1.2);

  //à présent on applique les seuils
  p := result.Data;
  for i := 0 to result.NbPixels-1 do
  begin
    v := p^.red;
    //si la valeur est au-dessus de 80 ou en-dessous de 50, on la divise par 10 pour rendre la carte horizontale
    if v > 80 then v := (v-80) div 10+80;
    if v < 50 then v := 50-(50-v) div 10;
    p^.red := v;
    p^.green := v;
    p^.blue := v;
    inc(p);
  end;

  //pour que l'éclairage de Phong prenne en compte le cycle
  temp:= result.GetPart(rect(-2,-2,tx+2,ty+2)) as TBGRABitmap;
  //on applique un flou radial
  BGRAReplace(temp,temp.FilterBlurRadial(2,rbFast));
  phong := TPhongShading.Create;
  phong.LightSourceDistanceFactor := 0;
  phong.LightDestFactor := 0;
  phong.LightSourceIntensity := 100;
  phong.LightPositionZ := 100;
  phong.NegativeDiffusionFactor := 0.3; //pour avoir des ombres
  phong.Draw(result,temp,30,-2,-2,BGRAWhite);
  phong.Free;
  temp.Free;
end;

On obtient cela :

BGRATutorial9e.png

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