基于OpenGL编程实现三维虚拟现实.doc

基于OpenGL编程实现三维虚拟现实 李纳璺摘 要：科学计算可视化、计算机动画和虚拟现实是近年来在计算机图形学领域内三大活跃的发展方向，它们的技术核心都是三维真实感图形。本文就以VC+为编辑环境,具体介绍了基于OpenGL编程实现三维虚拟现实技术关键词：OpenGL；三维；动画；引言 随着计算机图形学、特别是网络游戏的发展和不断完善，三维图形的应用也越来越广泛，三维图形应用软件也得到相应的发展。作为目前较为领先的主流3D软件，OpenGL是一种比较完善的三维开放图形标准，它作为一种硬件图形的软件接口，显著的优点是作为一个独立的工作平台，独立于硬件设备、窗口系统和操作系统，用它编写的软件可以在UNIX、Windows95 OSR2、Window 98/NT等系统间实现移植。 但是，OpenGL仅是一个包含120多个图形函数组成的图形库，它缺乏面向对象能力，不符合当前流行的软件设计思想，况且它与操作系统之间的连接烦琐，每次创建OpenGL应用程序时都需要重新书写连接代码，而无法共享这部分公用代码，另外在Visual C+环境中编程时，它把对像素结构描述、着色环境创建等代码都添加到视类中处理，不符合软件编程习惯，不利于了解程序编制的流程、思路和思想。因此，按照面向对象思想创建一个OpenGL图形类，封装或重载OpenGL函数或代码，可以很好地解决上面的问题。1 需求分析 本系统需要桂林电子工业学院的大部分建筑用3DMax进行建模，然后使用Visual C+ 6.0静态导入模型数据，在程序内部使用OpenGL重构三维模型。同时对场景中的部分简单实体如天空，地面，喷泉等采用动态生成算法来生成实体对象，对少数实体对象动态创建，来虚拟出整个场景;最后需要模拟人物走动效果，实现角色在整个场景中的漫游2 OpenGL的技术介绍2.1 OpenGL基本特点 OpenGL作为一个性能优越的图形应用程序设计界面（API），适用于广泛的计算机环境。从个人计算机到工作站和超级计算机，OpenGL都能实现高性能的三维图形功能。由于许多在计算机界具有领导地位的计算机公司纷纷采用OpenGL作为三维图形应用程序设计界面，所以OpenGL应用程序具有广泛的移植性。因此，OpenGL已成为目前的三维图形开发标准，是从事三维图形开发工作的技术人员所必须掌握的开发工具。 OpenGL应用领域十分宽广，如军事、电视广播、CAD/CAM/CAE、娱乐、艺术造型、医疗影像、虚拟世界等。它具有以下特点：(1) 工业标准 OARB（OpenGL Architecture Review Board）联合会领导OpenGL技术规范的发展，OpenGL有广泛的支持，它是业界唯一的真正开发的、跨平台的图形标准。(2) 可靠度高 利用OpenGL技术开发的应用图形软件与硬件无关，只要硬件支持OpenGL API标准就行了，也就是说，OpenGL应用可以运行在支持OpenGL API标准的任何硬件上。(3) 可扩展性 OpenGL是低级的图形API，它具有充分的可扩展性。如今，许多OpenGL开发商在OpenGL核心技术规范的基础上，增强了许多图形绘制功能，从而使OpenGL能紧跟最新硬件发展和计算机图形绘制算法的发展。对于硬件特性的升级可以体现在OpenGL扩展机制以及OpenGL API中，一个成功的OpenGL扩展会被融入在未来的OpenGL版本之中。(4) 可伸缩性 基于OpenGL API的图形应用程序可以运行在许多系统上，包括各种用户电子设备、PC、工作站以及超级计算机。(5) 容易使用 OpenGL的核心图形函数功能强大，带有很多可选参数，这使得源程序显得非常紧凑；OpenGL可以利用已有的其它格式的数据源进行三维物体建模，大大提高了软件开发效率；采用OpenGL技术，开发人员几乎可以不用了解硬件的相关细节，便可以利用OpenGL开发照片质量的图形应用程序。(6) 灵活性 尽管OpenGL有一套独特的图形处理标准，但各平台开发商可以自由地开发适合于各自系统的OpenGL执行实例。在这些实例中，Op