基于opengl的虚拟场景实现技术的研究与实现.doc
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基于opengl的虚拟场景实现技术的研究与实现,摘要随着社会的高速发展，虚拟现实技术在社会的各个领域逐渐变得重要起来。虚拟现实(virtual reality，简称vr)系统是一种以虚拟现实技术为基础的计算机系统，通过计算机软件及其外部设备生成虚拟的三维场景，通过视觉、听觉、触觉等多方面的交互反馈使人产生身临其境的感觉。虚拟现实技术在多学科研究中的广泛应用，进一步促...
内容介绍
此文档由会员 wanli1988go 发布
摘 要
随着社会的高速发展，虚拟现实技术在社会的各个领域逐渐变得重要起来。虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)系统是一种以虚拟现实技术为基础的计算机系统，通过计算机软件及其外部设备生成虚拟的三维场景，通过视觉、听觉、触觉等多方面的交互反馈使人产生身临其境的感觉。虚拟现实技术在多学科研究中的广泛应用，进一步促进了可视化仿真技术的发展。
本文首先描述了虚拟现实技术的基本概念，虚拟现实技术在国内外的研究状况及其应用范围，说明了OpenGL图形的具体实现方式，OpenGL基本绘制环境的建立过程以及虚拟场景漫游实验系统的基本框架结构。
本文所描述的三维虚拟场景漫游实验系统是在VC++6.0开发环境下，利用OpenGL图形图象处理技术实现的一个小型的漫游实验系统。在系统中通过绘制立体天空盒子来模拟场景中的天空效果；通过读取位图数据作为地形等高数据的方式生成场景中的地形；利用OpenGL提供的辅助库函数在场景中绘制雷达模型；通过读取3DS模型数据来绘制场景中汽车、飞机模型；采用特殊的纹理贴图方式在场景中生成随机树；通过控制虚拟摄相机参数实现了场景的漫游效果。本文的最后对设计工作进行了总结，指出了系统的不足，说明了系统中需要改进的方面。
关键词: 虚拟现实 OpenGL 3DS 摄相机
Abstract
With the rapid development of society, Virtual Reality technology gradually become more important in all areas of society. Virtual Reality (in short VR) system is a form of Virtual Reality technology based on computer system, It generate three-dimensional virtual scenes by computer software and peripherals. To be personally on the scene by using visual, hearing, touch, and other aspects. Virtual Reality technology in the wider use of multidisciplinary research, and further promote visualization simulation technology development.
At first this paper describes the basic concepts of Virtual Reality technology, Virtual Reality technology in the domestic and international situation and its scope of application of research on the achievement of specific OpenGL graphics, OpenGL basic mapping process and the establishment of a virtual environment scene of Navigate System of the basic framework structure.
This article describes the three-dimensional virtual scenes Navigate System in VC++6.0 development environment, the use of the OpenGL graphics image processing technology to achieve a small Navigate Systems. Drawing the sky box to simulate scenes of sky effects by three-dimensional in the system; Loading Bit Map data as a terrain contour map data mode to generate the scenes of the terrain; Using OpenGL Function of Assistant drawing radar models in the scene, Loading 3DS models data to drawing cars, planes in model; Using a special manner of veins picture generate random trees in the scenes; Achieved the scene of navigate effect of by virtual camera control parameters. At last of the paper summarize the design work, point out deficiency of the system, make out the improvement of the system.
Key words: Virtual Reality；Open Graphics Liberty；3DS；Camera
目 录
引 言
1 绪 论 2
1.1 虚拟现实技术的概述 2
1.2 三维虚拟场景技术的应用实例 2
1.3 OpenGL技术的发展概述 3
1.3.1 国外研究现状 3
1.3.2 国内研究现状 3
1.4 虚拟场景漫游实验系统研究的目的和意义 3
1.5 本章小结 4
2 三维场景漫游系统的总体设计 4
2.1 系统的功能描述 4
2.2 系统的模块划分 4
2.3 系统的开发环境 5
2.4 本章小结 6
3 虚拟场景漫游实验系统的实现 6
3.1 OpenGL程序基本框架的建立 6
3.1.1 创建OpenGL的渲染上下文 6
3.1.2 OpenGL的像素格式设置 7
3.1.3 OpenGL 窗口的建立流程 8
3.2 三维虚拟场景漫游实验系统的模型的建立 10
3.2.1 天空的模拟 10
3.2.2 地形模拟 12
3.2.3 雷达模型的构建 14
3.2.4 汽车、飞机模型的构建 16
3.2.5 场景中树的生成 20
3.3 漫游控制技术的解决方案 23
3.4 本章小结 25
结 论 25
参考文献 26
附 录 27
致 谢 27
引 言
在计算机图形学高速发展的今天，使得人们通过计算机技术来描述真实世界的三维物体成为了现实。预示着人们可以通过计算机来描述真实世界中物体的一些复杂信息。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，他们的技术核心都是三维真实感图形。从丝丝入扣的机械零件设计、惊心动魄的虚拟战场演习，到如同身受的3D游戏，各种生动而精妙的图形应用使人目不暇接，计算机似乎为人们打开了一个五彩缤纷的第四维空间，OpenGL就是这个“缤纷世界”的构造之一。
模拟现实环境所使用的方法有很多种，比如基于图形渲染的建模方法是应用计算机图形技术进行虚拟环境的建模和渲染，对真实世界进行抽象，建立数学模型，通过一系列绘制过程，产生虚拟场景。这种方法要求对事物的外形特征做细致的分析，并将分析结果抽象成数学模型，根据数学模型得到对应的模拟算法，但数学建模过程通常比较复杂，往往不容易实现。也可以采用OpenGL技术创建三维虚拟场景，利用OpenGL辅助库中给出的简单形体绘制函数，结合OpenGL的模型转换命令将简单形体组合构造成复杂的三维模型。这需要提供模型中各顶点的坐标数据，这种方法灵活性大。
OpenGL与其他图形程序设计接口不同，OpenGL提供了十分清晰明了的图形函数，因此初学者也能利用OpenGL的图形处理函数和1 670万种色彩的调色板很快的设计出三维图形及三维交互软件。OpenGL强大的图形函数不要求开发者把三维物体模型的数据写成固定的数据格式，开发者不但可以直接使用自己的数据，而且可以利用其他不同格式的数据源，..
随着社会的高速发展，虚拟现实技术在社会的各个领域逐渐变得重要起来。虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)系统是一种以虚拟现实技术为基础的计算机系统，通过计算机软件及其外部设备生成虚拟的三维场景，通过视觉、听觉、触觉等多方面的交互反馈使人产生身临其境的感觉。虚拟现实技术在多学科研究中的广泛应用，进一步促进了可视化仿真技术的发展。
本文首先描述了虚拟现实技术的基本概念，虚拟现实技术在国内外的研究状况及其应用范围，说明了OpenGL图形的具体实现方式，OpenGL基本绘制环境的建立过程以及虚拟场景漫游实验系统的基本框架结构。
本文所描述的三维虚拟场景漫游实验系统是在VC++6.0开发环境下，利用OpenGL图形图象处理技术实现的一个小型的漫游实验系统。在系统中通过绘制立体天空盒子来模拟场景中的天空效果；通过读取位图数据作为地形等高数据的方式生成场景中的地形；利用OpenGL提供的辅助库函数在场景中绘制雷达模型；通过读取3DS模型数据来绘制场景中汽车、飞机模型；采用特殊的纹理贴图方式在场景中生成随机树；通过控制虚拟摄相机参数实现了场景的漫游效果。本文的最后对设计工作进行了总结，指出了系统的不足，说明了系统中需要改进的方面。
关键词: 虚拟现实 OpenGL 3DS 摄相机
Abstract
With the rapid development of society, Virtual Reality technology gradually become more important in all areas of society. Virtual Reality (in short VR) system is a form of Virtual Reality technology based on computer system, It generate three-dimensional virtual scenes by computer software and peripherals. To be personally on the scene by using visual, hearing, touch, and other aspects. Virtual Reality technology in the wider use of multidisciplinary research, and further promote visualization simulation technology development.
At first this paper describes the basic concepts of Virtual Reality technology, Virtual Reality technology in the domestic and international situation and its scope of application of research on the achievement of specific OpenGL graphics, OpenGL basic mapping process and the establishment of a virtual environment scene of Navigate System of the basic framework structure.
This article describes the three-dimensional virtual scenes Navigate System in VC++6.0 development environment, the use of the OpenGL graphics image processing technology to achieve a small Navigate Systems. Drawing the sky box to simulate scenes of sky effects by three-dimensional in the system; Loading Bit Map data as a terrain contour map data mode to generate the scenes of the terrain; Using OpenGL Function of Assistant drawing radar models in the scene, Loading 3DS models data to drawing cars, planes in model; Using a special manner of veins picture generate random trees in the scenes; Achieved the scene of navigate effect of by virtual camera control parameters. At last of the paper summarize the design work, point out deficiency of the system, make out the improvement of the system.
Key words: Virtual Reality；Open Graphics Liberty；3DS；Camera
目 录
引 言
1 绪 论 2
1.1 虚拟现实技术的概述 2
1.2 三维虚拟场景技术的应用实例 2
1.3 OpenGL技术的发展概述 3
1.3.1 国外研究现状 3
1.3.2 国内研究现状 3
1.4 虚拟场景漫游实验系统研究的目的和意义 3
1.5 本章小结 4
2 三维场景漫游系统的总体设计 4
2.1 系统的功能描述 4
2.2 系统的模块划分 4
2.3 系统的开发环境 5
2.4 本章小结 6
3 虚拟场景漫游实验系统的实现 6
3.1 OpenGL程序基本框架的建立 6
3.1.1 创建OpenGL的渲染上下文 6
3.1.2 OpenGL的像素格式设置 7
3.1.3 OpenGL 窗口的建立流程 8
3.2 三维虚拟场景漫游实验系统的模型的建立 10
3.2.1 天空的模拟 10
3.2.2 地形模拟 12
3.2.3 雷达模型的构建 14
3.2.4 汽车、飞机模型的构建 16
3.2.5 场景中树的生成 20
3.3 漫游控制技术的解决方案 23
3.4 本章小结 25
结 论 25
参考文献 26
附 录 27
致 谢 27
引 言
在计算机图形学高速发展的今天，使得人们通过计算机技术来描述真实世界的三维物体成为了现实。预示着人们可以通过计算机来描述真实世界中物体的一些复杂信息。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，他们的技术核心都是三维真实感图形。从丝丝入扣的机械零件设计、惊心动魄的虚拟战场演习，到如同身受的3D游戏，各种生动而精妙的图形应用使人目不暇接，计算机似乎为人们打开了一个五彩缤纷的第四维空间，OpenGL就是这个“缤纷世界”的构造之一。
模拟现实环境所使用的方法有很多种，比如基于图形渲染的建模方法是应用计算机图形技术进行虚拟环境的建模和渲染，对真实世界进行抽象，建立数学模型，通过一系列绘制过程，产生虚拟场景。这种方法要求对事物的外形特征做细致的分析，并将分析结果抽象成数学模型，根据数学模型得到对应的模拟算法，但数学建模过程通常比较复杂，往往不容易实现。也可以采用OpenGL技术创建三维虚拟场景，利用OpenGL辅助库中给出的简单形体绘制函数，结合OpenGL的模型转换命令将简单形体组合构造成复杂的三维模型。这需要提供模型中各顶点的坐标数据，这种方法灵活性大。
OpenGL与其他图形程序设计接口不同，OpenGL提供了十分清晰明了的图形函数，因此初学者也能利用OpenGL的图形处理函数和1 670万种色彩的调色板很快的设计出三维图形及三维交互软件。OpenGL强大的图形函数不要求开发者把三维物体模型的数据写成固定的数据格式，开发者不但可以直接使用自己的数据，而且可以利用其他不同格式的数据源，..
