基于openGL的三维地形场景的生成
1、背景介绍 (3) 2、openGL中地形动态显示 (3) 3、程序的主要功能 (4) 3.1 三维地形的生成 (4) 3.2 天空盒的生成 (8) 3.3 树的生成 (9) 3.4 ３ＤＳ模型的读入 (11) 3.5 键盘交互实现漫游 (11) 3.6汉字的显示 (12) 4、总结 (13) 4.1 项目总结 (13) 4.2 小组成员分工 (14) 参考文献 (15)
1、背景介绍 地形是自然界最复杂的景物之一，对其三维显示和漫游一直是计算机图形学、地理信息系统、数字摄影测量和遥感研究的热点之一。但由于受地形结构复杂，数据量大等条件的制约，要实时模拟具有真实感的大范围三维地形，最大的难点是，如何精简并有效地组织地形数据，以达到高速度、高精确度的可视化目的。 openGL是开放式图形工业标准，是绘制高度真实感三维图形，实现交互式视景仿真和虚拟现实的高性能开发软件包。 利用openGL进行地形动态显示的基本框架如图1所示： 图1 openGL地形现实基本框架 2、openGL中地形动态显示 利用openGL进行地形的三维可视化，包含以下几个步骤： （1）openG L模型映射：利用openGL 制作三维立体地形图，就要将数字地面模型格网用openGL提供的点，线，多边形等建模原语描述为openGL图形函数所识别。 （2）遥感图像与地形融合：openGL提供两类纹理：一类纹理图像的大小必须是几何级数；另一类Mipmaps 纹理可为任意大小。在Mipmaps纹理映射的基础上，可将遥感图像与地形融合。在遥感影像与数字地形相套合时，地形与遥感影像的配准是关键。为了获取更好的视觉效果，配准方案可采取数字地形向遥感图像配准，通过控制点，建立匹配方程，将数字地形由大地坐标系转到影像坐标系中。 （3）观察路线设置与视点计算：为了达到三维交互控制的目的，可在正射的遥感数字影像上任意选择观察路线，对路线上的采样点记录其平面坐标，根据采样点的平面位置从DEM 中采用一定的插值方法，确定观察路线上采样点的高程和平面坐标，当采用Fly-through方式观察时，观察路线上每个视点的高度可由观察点地面高程加上飞行高 度确定当采用walk-through方式观察时观察 路线上每个视点的高度可由观察点地面高程加上
XXXXXXXX大学（计算机图形学）实验报告 实验名称利用OpenGL实现图形的平移、旋转、缩放 实验时间年月日 专业姓名学号 预习操作座位号 教师签名总评 一、实验目的： 1.了解OpenGL下简单图形的平移、旋转、缩放变换的编程的基本思想； 2.掌握OpenGL下简单图形的平移、旋转、缩放变换的编程的基本步骤； 二、实验原理： 在OpenGL中，可以使用下面三个函数便捷地实现简单图形平移、旋转、缩放变换的功能： glRotatef(theta, vx, vy, vz); glTranslatef(dx, dy, dz); glScalef(sx，sy，sz); 三、实验内容： // 1.cpp : Defines the entry point for the console application. // #include "stdafx.h" #include "glut.h" #include "math.h" void display() { glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT); // Clear the frame buffer glColor3f( 0.0, 1.0, 1.0); // Set current color to green glBegin( GL_POLYGON); // Draw the triangle glV ertex2f( 0.0, -0.2); glV ertex2f( 0.2, 0.0); glV ertex2f( 0.0, 0.0); glEnd(); glFlush(); } void dsp()
基于三维全景技术的动态虚拟漫游系统 摘要针对当前全景漫游系统存在的问题，自主研发一种基于三维全景技术的动态虚拟漫游系统。该系统利用先进的网络、数据库技术，提出一系列改进算法，建立动态数据模块，并对数据流程图中的各个模块进行描述；利用HTML5框架上开源的WebGL库文件，构建Ajax模式下的MVC设计模型；借助SqlServer 数据库，增加后台管理平台，从而能对本系统不断更新、维护。 关键词全景漫游；动态数据模块；MVC设计模型；SqlServer数据库 近年来，虚拟现实技术一直是计算机应用领域的研究热点，其特点是利用计算机多媒体技术系统中创建真实世界的仿真环境，通过计算机的硬件设备来模拟人体的视觉、听觉、味觉和触觉等真实感知，使参与者在其中产生与在真实环境中相同或相似的体验。根据人体的生理特点，在各种感知中视觉感知占80%，因此在虚拟现实技术的研究中，视觉的模拟占有十分重要的地位。 1 研究背景 基于视觉的虚拟现实技术主要分为两种：一种是基于三维几何模型建模技术（VRM），另一种是基于图像的全景绘制技术（IBR）。VRM在实时绘制时显然计算量大、制作周期长，再加上互联网网速的延迟，以及计算机本身硬件条件的限制，显得无能为力。IBR提供了较好的方法来解决这些难题，利用真实场景的图像作为虚拟场景的表示形式，真实地再现了真实场景的视觉信息，生成的场景视图的质量远远优于VRM。 目前，国内许多全景数字史馆建设往往采用特制的软件来实现，比较常用的国外软件有MGI photo suite、Pano2VR、Panorama Maker、Virtools、Ulead Cool 360等，国内也有一些比较好的全景处理软件，比如杰图的“造景师”、彩影以及中视典的vrp系列软件。 虽然直接使用商业软件能够比较简单、快速地制作出基于IBR的360全景，但是它们没有考虑现实情况中不断增长、实时更新的动态性问题。所以，本项目自主研发一种基于三维全景技术的动态虚拟漫游系统。 2 关键技术 全景漫游技术可以实现网络上的虚拟场景漫游，因其具有良好的交互性、沉浸性而受到众多用户的青睐。传统漫游技术如VRML、QuickTime、Flash等大多存在标准不一、插件依赖、封闭性、集成性差等问题，新兴的基于HTML5的全景漫游方案可以对以上问题进行缓解。 2.1 基于HTML5的全景漫游技术的实现原理
（计算机图形学）实验报告 实验名称使用OpenGL画球体 实验时间年月日 专业班级学号姓名 成绩教师评语： 一、实验目的 1、了解并学习open GL的编程； 2、掌握在open GL生成图形的基本思想和基本步骤； 3、使用open GL具体生成简单的三维立体图形； 二、实验原理 简单的说，该实验就是使用数学函数与OpenGL库中的函数实现图形的生成，比如生成球的函数为x=sin(thetar)*cos(phir); y=cos(thetar)*cos(phir); z=sin(phir); 之后在对thetar的值进行定义，使其在某一范围内变化。然后面的集合就生成了我们所需要的球体，但是该实验没有进行光照和材质的设定，所以看起来并不像一个立体的球体形状。其间还需要对OpenGL的编程原理和其所包含的库比较了解。 OpenGL核心库：Windows: OpenGL32。大多数Unix/Linux系统：GL库(libGL.a) OpenGL实用库(Utility Library, GLU)：利用OpenGL核心库提供一些功能，从而避免重复编写代码，与窗口系统的连接 OpenGL实用工具库（OpenGL Utility ToolkitLibrary, GLUT），提供所有窗口系统的共同功能，打开窗口，从鼠标和键盘获取输入，弹出菜单，事件驱动。代码可以在平台间移植，但是GLUT缺乏在特定平台上优秀工具包所具有的功能滚动条。 函数的功能glVertex3f(x, y, z)，属于GL库参数个数，x, y, z为float。在glVertex3fv(p)中注意每部分的大小写，p为指向float的指针。 绝大多数常数采用＃define在头文件gl.h, glu.h和glut.h中定义。注意#include
Scientific Journal of Information Engineering June 2013, Volume 3, Issue 3, PP.50-55 Design of 3D Virtual Campus Roaming System Hongyan Yang, Zhuo Shi, Yanru Zhong# College of Computer science and engineer, Guilin University of Electronic Technology, Guilin Guangxi 541004, China #Email: rosezhong@https://www.doczj.com/doc/ba4547272.html, Abstract With the growing sophistication of virtual reality technology, 3D virtual campus roaming system as effective platform for school propaganda outside, the campus planning and management decision will provide a strongly support. Taking the campus of Guilin University of Electronic Technology as prototype, combing with the software of 3Ds Max and using VR-Platorm development platform connections with the backend database and virtual building and live Imaging shooting, a real-time roaming system of virtual campus has been designed and implemented. In this paper, the main aim is to explore a new idea for digital campus construction. Keywords: Virtual Reality; VR-Platform; Digital Campus 三维虚拟校园漫游系统设计* 杨宏艳，史卓，钟艳如 桂林电子科技大学计算机科学与工程学院，广西桂林 541004 摘要：随着虚拟技术的日益成熟，三维虚拟校园漫游系统作为学校对外宣传的有效平台是数字化校园建设的核心。以桂林电子科技大学东校区为例，结合三维仿真技术3DS max实现了虚拟校园的三维模型。运用VR-Platorm开发引擎，结合SQL Server数据库连接设计并实现了三维虚拟校园漫游系统。实现了自主漫游、按目的地自动生成漫游路径、定位鸟瞰等功能。实验结果表明：经过改进的场景优化技术，系统在普通PC机上运行稳定、流畅、高效。 关键词：虚拟现实；VR-Platform；数字校园 引言 20世纪80年代美国人Jaron Lanier首次正式提出了虚拟现实[1](Virtual Reality)概念。自此，这种利用计算机模拟虚拟世界，提供用户身临其境的视觉、听觉、触觉的感官模拟技术，因其具有感知性、沉浸性、交互性和构想性的特点，如今已广泛应用于城市规划、文物保护、交通模拟、虚拟现实游戏及远程教育等领域。“虚拟校园”是随因特网、虚拟现实技术、网络虚拟小区等的发展而产生，是基于现实校园对三维景观和教学环境数字化模拟的产物。数字化校园虚拟漫游系统是数字校园建设计划的核心平台。当前浙大率先开发展示了虚拟校园之后，国内众多高校如清华、南京大学、北航、香港中文大学等高等院校纷纷建立自己的虚拟校园[2-3] 。 通常，三维虚拟校园开发的主要方法是用ArcGis，SuperMap和其它具有三维功能的软件进行二次开发。但这些方法明显的缺点是对开发者的编程水平要求较高，建模代码太长，开发系统不能独立于运行环境。考虑到以上情况，本文选择VR-Platform为开发环境，提出了一种简单实现虚拟校园的方法。这种方法一方面能利用专业的建模工具3DS MAX软件很快实现三维场景模型的建立。另一方面，通过运用VRP引擎高效的模块化的编程能力，能够进行实时渲染和交互控制，减少了建模时间加速了系统开发的进程。另 *本文受国家自然科学基金（NO.50865003）和广西科学制造系统和先进制造技术开放基金资助（No.K090014）以及新世纪广西高等教育教改工程项目（No. 2011JGB048）“以工程应用能力为导向的数字媒体技术人才培养模式的探索与实践”基金资助。
利用Smart3D建模软件生成三维地形过程本篇经验将和大家介绍以一组无人机倾斜摄影照片为原始数据，通过Smart3D 建模软件，重建生成三维地形的过程，希望对大家的工作和学习有所帮助！ 工具/原料 ?包括Smart3D建模软件 ?一组垂直拍摄而且多角度、重叠度满足重建要求的航片 ?航片对应的pos数据文件 概况 关于通过无人机航拍的照片，照片进行三维重建生产模型，一些情况下照片中是自带有GPS数据信息的，而另一些情况则是会导出一组无定位信息的照片和对应的pos数据文本。 前者我们直接新建区块，把照片直接导入给软件跑出结果就ok了。 那么，这次我们主要来谈论研究第二种情况，即照片和pos分开的情况。 END 区块导入表格的编辑 区别于第一种情况我们需要编辑下导入区块的表格，我们将照片的文件路径、参考坐标系、传感器的基本信息等信息嵌入到这个表格里，通过它来实现对照片和pos信息数据的导入。后面的操作处理是跟直接导入照片的方法是没有差别的。 首先，我们看到原始数据的文件夹如下图所示，包括一组照片和相应的pos 文件，如下图所示：
1. 2 可以看到，这个pos数据是以文本文档的形式存在，如下图所示： 3 而在导入区块的过程当中，我们需要导入Excel表格，那么，这时需要运用一定的办公软件的技巧将其转换为Excel表格，这个表格需要包含如下图的4个工作表，如下图所示： 4 结果如下图所示： 5 Photogroups工作表中，名称列需要与照片工作表的PhotogroupName一致，如下图所示：
6 Photos工作表的编辑结果，如下图所示： 2.7 控制点工作表中，由于无人机航拍的区域不是很大，且对于建模成果的精度没有设定范围，追求建成模型的速度，我们本次先不设控制点，很多朋友都是误把照片放到了这个工作表中，致使处理出现问题，需要注意一下。编辑结果，如下图所示： 8 Options工作表中，是坐标系和照片路径的信息，设置如下，如下图所示：
华中科技大学电子科学与技术系 课程设计报告 ( 2010-- 2011年度第 2 学期) 名称：软件课程设计 题目：基于OpenGL的3D旋转魔方实现 院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 成绩： 日期：年月日
目录 1.课程设计介绍............................................................................................ (2) 1.1目的.............................................................................................................. (2) 1.2内容.............................................................................................................. (2) 1.3取得的成果 (2) 2.程序分析..................................................................................................... (3) 2.1 程序原理 (3) 2.2 程序流程 (4) 2.3 数据结构 (13) 2.4 重要函数 (13) 3.程序分析与结果演示 (16) 3.1 成果演示 (16) 3.2 程序分析 (17) 4.出现过的问题 (18) 5.心得和小节 (19)
三维地形漫游系统的OPENGL实现 引言 (2) 1地形可视化的概念： (2) 2 三维地形的生成技术： (3) 2．1 基于真实数据的地形生成 (3) 2．2 基于分形技术的地形生成 (3) 2.3 Diamond一Square算法： (4) 3基于OpenGL的地形渲染： (5) 3.1：OpenGL的基本操作 (6) 4 三维地形的简化技术： (7) 4.1四叉树的LOD简化算法 (7) 4.2自适应实时网格优化算法（ROAM） (9) 5三维地形的漫游系统： (10) 5．1各个类之间的类视图，如图所示： (10) 5.2各个类的具体实现： (11) 5.2．1数据采集和处理 (11) 5.2.2Lod 类，封装LOD技术 (11) 5.3系统实现 (12)
引言 本系统是基于OpenGL的三维地形漫游，系统主要包括三个方面： 地形数据的采集与计算，由于本系统是采用随机中点位移法得到地形高度图数据。采用Diamond一Square算法得到原始数据。地形渲染，采用基于OpenGL的环境，在地形中加入光照，雾，天空，以及纹理等效果对地形进行模拟，使其更接近真实。采用LOD技术对地形进行简化和管理。 1地形可视化的概念： 地理信息系统技术从60年代以来，经过40多年的发展，现逐步向三维化、可视化和网络化等方面发展，GIS软件平台不断推陈出新。传统的2D-GIS 软件通过矢量或栅格的方法完成二维地表的成图和分析，多年来，一直用二维地图产品表示三维地物，包括地质图、横断面图、示意图以及专门的几何结构图如立体网等。但在某些领域，人们需要分析具有三维坐标的地表面以下的状况，这种空间关系时常为判断和评价矿产资源、石油资源和污染状况提供重要的信息。因此人们在2D-GIS软件的基础上研究和开发了一些适合实际需要的3D-GIS产品。“数字地球”强调对地球的真三维的描述，中国政府将“数字地球”列为21世纪的战略目标之一，使得3D-GIS的理论研究和软件开发又掀起了一次高峰。所有的GIS系统都带有包括空间数据、拓扑关系及属性数据在内的地理数据库，或者能与外部数据库管理系统直接进行连接。GIS所处理的空间数据按其处理方式不同，可分为：栅格数据、2D拓扑矢量数据、数字高程模型（DEM）、三角形不规则网格（TIN）、三维模型、时间模型等，而所有这些都是以2D或2.5D（准三维）为主的。2D-GIS用点、线和面来表示地理实体，许多3D地理实体被简化为2D形式，得到的是二维地图、图像产品，其分析功能也是在二维基础上进行的。2.5D或称准3D意思是它不具备真正的Z坐标，而是将Z值作为某一位置上的属性变量，它并不是空间坐标值。在真3D-GIS中，可用表达式a=f(x,y,z)来表示，a为点(x,y,z)对应的属性值，z是独立于x,y的自变量，即三维空间中的z坐标值。3D-GIS 具有连续的数据结构和与之相应的分析功能，由此带来的好处是可以从空间的角度分析和显示物体。地形的可视化是一门以研究数字地面模型（Digital Terrain Model，DTM）或数字高程域（Digital Height Field）的显示、简化、仿真为内容的学科，它属于计算机图形学的一个分支。除了计算机图形学之外，计算几何也是它的重要基础知识。它的应用涉及地理信息系统（GIS）、虚拟现实（VR）技术、战场环境仿真、娱乐与游戏、飞行穿越（Flythrough）、土地管理与利用、气象数据的可视化等各个领域。 常用的地形可视化方法大致有写景法、等高线法、分层设色法、晕渲法、拍摄实地景观照片、建立三维几何相似的实物模型、产生三维线框透视投影图和逼真地形显示等多种方法。随着光栅图形显示硬件的发展，以真实感图形为代表的光栅图形技术日益成为计算机图形发展的主流，基于计算机图形学理论的三维地形逼真显示逐渐成为地形可视化发展的主流。产生逼真地形
实验三地形三维建模 实验内容： 1、以实测高程点为基础数据，在Cass中制作地形三维模型。 2、以实测等高线为基础数据，在ArcGIS中制作地形三维模型。 主要操作步骤： 1、获取实测高程点的坐标文件数据。（*.dat） 1）使用全站仪、棱镜等测量设备，在指定区域内实测若干高程点，并记录每个高程点的平面坐标及高程。注意：测量高程点时，每个点的间距在5米左右，均匀覆盖所测区域，测站时量测仪器高、棱镜高，输入测站点高程值。高程点数不少于60个。在测高程点的同时，兼顾地物的测量。线性地物数（道路、陡坎、沟渠）不少于5个。 2）实测结束后，将数据转换成Cass坐标文件（*.dat） 在这里以CQSJ.dat数据文件为例 2、在Cass软件将高程点进行展绘，绘制成等高线。将绘制完成的数据保存为DGX.dwg。（本讲义以CQSJ.dat数据为例） 1）打开Cass，导入CQSJ.dat中的高程点 选择“绘图处理—》展高程点”菜单，依次输入绘图比例尺“1:500”，高程点的间距“1”米，即可展绘文件中的高程点。
选择“等高线—》建立DTM”菜单，构建三角网。
再选择“等高线—》绘制等高线”菜单，生成等高线
再选择“等高线—》删三角网”，删去三角网。
3）修饰等高线 在图上标注相应等高线的高程值 4）绘制其他地物（道路、陡坎、沟渠等） 注意：线性地物穿过等高线时，等高线要断开。 5）完成后，保存为DGX.dwg文件。 3、在Cass中进行地形三维建模 使用“等高线—》三维模型—》绘制三维模型”菜单，选择高程点数据文件CQSJ.DAT。 依次输入高程乘系数（默认是1.0，此值是高程值的缩放比例，如果高程值的变化不大，可适当输入较大的系数，三维地形的起伏将比较明显，本例中输入5），输入网格间距（默认是8.0，绘制网格的大小，可根据需要进行调整），选择进行拟合。即可看到地形的三维模型，由于此处的高程乘系数为5，地形起伏得到放大，显得比较明显。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/ba4547272.html, 基于Unity3D的三维数字校园漫游系统 作者：宋姗姗 来源：《中国科技博览》2016年第21期 [摘要]在数字校园建设中应用虚拟现实技术，是进行校园规划和设计的新趋势。本文以某大学校园环境为虚拟空间，以Unity3D为开发平台，采用场景建模软件，结合使用编程语言进行交互，并与HTML进行整合，共同开发完成虚拟校园。 [关键词]Unity3D；三维；数字校园；漫游系统 中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）21-0245-01 1 前言 虚拟现实技术可以利用计算机生成比较真实的模拟环境，用户仿佛置身于真实的环境中，用户通过接口与虚拟环境进行交互，具有用户渲染感、交互性以及实时性。虚拟现实技术是信息科学的一门新的技术，广泛应用于军事、娱乐、医学等各个领域。三维数字校园漫游系统具有强大的功能，可以直观地展现校园全景，用户产生置身于真实校园的感觉，对学校的规划和设计具有指导意义。现在很多高等院校都在利用不同的软件来进行数字校园建设。本文介绍了Unity3D游戏开发技术在三维数字校园漫游系统中的应用情况，校园漫游系统可以让用户对学校有更形象直观的了解。 2 系统简介 三维数字校园漫游系统是三维形式的校园系统，主要是将校园的信息进行三维形式的展示。该系统采用三维可视化技术和虚拟现实技术，并借助三维建模软件模拟现实环境，使系统实时可交互。Unity3D是实现校园漫游系统的游戏型软件，系统可以在网页上直接运行，用户的体验比较直观。 现在实现校园漫游的系统软件很多，最早的语言是VRML语言，以后又出现VRP，这是一款国内国内顶尖的虚拟漫游引擎，在设计虚拟产品方面Cult3D非常的便捷，在国内外享有盛誉的是Unity3D软件。 3 Unity3D平台介绍 Unity3D是一款跨平台游戏开发软件，可以直观的对游戏进行编辑。Unity3D由Unity？Technologies进行系统开发开发，可以轻松创建三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型的互动内容，是一个多平台的综合型游戏开发工具，可以进行全面的游戏引擎。其优势在于性价比高，用户不用下载客户端，直接进行网页效果浏览进行体验。Unity3D支持各类脚本
系统仿真学报Vol. 17 No. 2 JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION Feb. 2005?388? 三维大地形模型的生成与管理方法研究 张恒，张茂军，刘少华 （国防科技大学五院多媒体研发中心, 湖南长沙 410073） 摘要：以虚拟战场环境为背景，针对大地形可视化中的特殊要求，介绍了三维大地形模型的生成 方法和步骤，阐述了地理数据格式的转化方法和人文特征的读取方法与显示途径。实验结果证明该 方法可以有效地应用于三维大地形模型的生成与管理，并为最终建立大范围的虚拟战场环境提供基 础。 关键词：大地形模型; 地形转换; 人文特征显示; 虚拟战场环境 文章编号：1004-731X (2005) 02-0388-04 中图分类号：TP391.9 文献标识码：A Research on Generating and Managing 3D Large T errain Model ZHANG Heng, ZHANG Mao-jun, LIU Shao-hua （Multimedia Research and Development Center, 5th College, NUDT, Changsha Hunan 410073, China）Abstract: It is introduced the methods and steps for generating the large scale terrain models under the context of virtual battlefield environments. And the methods for transforming the geographic data format and reading and presenting the civil feature data are discussed as well. The experimental results show that the methods we presented are efficient to create and manage a 3D large terrain model. So these methods can provide the foundations for constructing the virtual battlefield environments. Keywords: large scale terrain; terrain conversion; culture feature display; virtual battlefield environment 引言 虚拟战场环境已成为虚拟现实技术的一个重要研究方向。其中三维大地形模型的生成和有效管理是虚拟战场环境的重要基础，并且随着计算机技术、三维图形技术与遥感技术的快速发展，利用数字地面模型（DTM）或数字高程模型（DEM），结合高清晰度卫星或航拍照片生成某区域的三维地形模型的方法，得到用户的充分肯定，已成功应用于战场模拟、地理信息系统、地形分析、铁路公路建设、气象数据可视化等众多领域。 三维大地形模型的生成与管理技术主要涉及到地形多分辨率表示、海量地形数据和纹理数据的分页管理、地形和纹理数据的LOD控制、地形和纹理数据的快速存取和更新等关键技术。尽管前人已做了很多这方面的工作，但真正实用且适合大范围三维地形的构建及其实时渲染的算法还不多。人文特征数据在地理信息系统（GIS）中使用比较广泛，数据也比较丰富，但主要还是集中二维的符号表达方式上，与三维大地形的结合还没有形成一个有效的方法和统一的过程。 另一方面，随着计算机硬件和软件水平的不断提高，人们对三维地形的真实性要求也越来越高。除了利用光照技术 收稿日期：2004-02-24 修回日期：2004-05-30 基金项目：国家自然科学基金资助项目（69905004） 作者简介：张恒(1979-), 男, 辽宁人, 硕士生, 研究方向为多媒体与虚拟现实；张茂军(1972-), 男, 教授, 博导, 研究方向为虚拟现实系统、虚拟仿真、先进训练系统等; 刘少华(1983-), 男, 河南人, 硕士生, 研究方向为多媒体与虚拟现实。使三维地形有明暗显示外，通常为了提高三维地形的真实性，还可以添加图像纹理(如叠加卫星照片、彩色地形图等)、分形纹理(利用分形产生植被和水系等)和叠加地表地物(道路、河流、建筑物等)。本文着眼于构建真实感虚拟战场环境的需要，以Multigen公司的Creator软件为主要平台，研究了构建三维大地形模型的一般方法与步骤，并结合一个具体的项目，介绍了我们构建其三维大地形模型中选用的一些技术，以及得出的一些成功的经验。 1 构建三维大地形模型的过程 三维大地形模型直接为虚拟战场环境视景仿真服务。然而，仿真的应用目的直接决定三维大地形模型所需的精细程度[9]。“如果仿真应用系统的侧重点在于作战方案评估，则作战模型及其数据的合理性就至关重要，不能有较大的偏差，否则就得不出正确的作战方案结论。但与指挥过程相关的模型可以适当简化。如果仿真应用系统的重点在于训练，则模型及其数据相对合理即可，因为训练的重点在指挥的过程”[9]。不同的训练用途也决定不同的模型精细程度要求。比如：用于训练飞行员的仿真应用系统与用于训练坦克的仿真应用系统相比，对模型的精细程度与侧重点要求都有比较大的差异。为此，我们在构建三维地形模型之前，需要做的第一件事情便是进行仿真目的分析，得出仿真模型的应用需求。并由此选择合适的模型精细程度，以便以最小的代价，最大程度地满足用户的需求。 图1 显示了三维大地形模型构建过程的UML表示，具
2015.09 主要通过VR-Platform 平台编辑器中对已建立的校园模型交互功能实时设置，同时进行系统优化及设置、编译、发布等系统生成。交互功能设置是通过虚拟相机生成、光照、云彩效果生成、消隐、碰撞检测功能，为校园模型增加场景的逼真度；经过系统优化工作以提高系统交互感，最后对系统添加背景音乐、编译测试、发布运行。 1场景合成导入 首先运用3DS Max 软件进行场景合成，然后将场景导入 到VR-Platform 平台中，通过VRP 平台进行交互处理后，最终生成三维虚拟校园漫游系统。 2交互功能设置 运用VR-Platform 平台编辑器可实现场景模型的交互处 理，包括虚拟相机生成、场景真实化处理、优化处理以及设置背景音乐等。 2.1虚拟相机生成 在三维虚拟校园系统中漫游，其实质是以某一点为基础 点进行观看游览，随着基础点的移动而变换场景，因此在系统开发时需要生成虚拟相机，用以模拟用户在虚拟校园中漫游的视角。 VRP-BUILDER 中内置了多种样式的相机，开发者可以自 由选择，如定点观察相机、行走相机、飞行相机等。其中：定点相机主要用于拍摄虚拟场景；行走相机主要用于模拟人的第一视角进行漫游交互，开发者可自主选择观看位置和观看角度，视线可实现360度调整，可提高虚拟校园的交互性和逼真度，因此行走相机对系统交互性的影响最大；动画相机用于创建自由漫游的路径，并可按此路径进行游览；飞行相机则是通过创建一个较高的视点，实现用户在高空俯瞰校园虚拟场。灵活运用以上多种虚拟相机，系统开发者可设计出不同模式、不同视角的用户自主控制漫游路径。 2．2光照效果 在3DS Max 中，可使用天空盒模型生成辽阔的天空场景， 但实现天空场景的逼真感，还需要有云朵、光照等与真实校园上的天空相似的景观和气候，其中光照就是必不可少的模块。在VR-Platform 平台中，生成光照对象后调整光线方向，使其投射去向和场景投影方向相同。同时还可进一步添加光晕效果，选择合适的光晕加入到虚拟校园系统中，调整其高 度和角度参数，使其与光照方向相吻合，结合天空盒中的光线方向，即可生成美丽的光圈。 2．3云彩效果 云彩是实现虚拟校园系统逼真性不可缺少的道具之一。 为实现更加逼真的云彩效果，建议在天空中对云彩效果进行随机布置，并设置好云彩的浓淡效果，从蓝天到白云应有一个由淡转浓的渐变过程，才可实现云彩效果的逼真性。 2．4消隐 各种三维模型绘制的先后顺序不一样，在整个虚拟场景 中，经常会出现某些模型的一部分被其他部分遮盖住的情况。用户漫游虚拟校园时，随着视点和视角的变化，有些场景对用户来说是不可见的，不可见的场景是随着视点和视角的变化而变化的。为实现这种变化，使三维场景的立体观感更强烈，应对不可见的场景进行隐藏，即进行图形的消隐处理，经过消隐处理的图像视觉观感更为真实。 2．5碰撞检测 真实世界中，人体是无法穿过固态物体的；而在虚拟校 园系统中，大部分的模型为三维模型，这些三维模型在用户的视点发生变化时，可能会出现视点和物体交接穿越的现象。为了更加真实地模拟校园，需要对这类碰撞进行检测。碰撞检测可判定视点与模型之间是否会发生碰撞，增强虚拟系统的交互感与真实感，从而让用户产生身临其境的逼真感。因此，一个逼真的虚拟系统需要高效的碰撞检测算法。 内置物理引擎系统的碰撞检测算法具有非常高的效率是 VR-Platform 平台的显著优势之一，VR-Platform 平台在进行物 理模拟之前，先重组三维场景中所有模型的片和面，使其格式最优化并进行存储，后续的模拟将不需要进行再次计算。为排除碰撞检测时可能出现的计算冗余，在碰撞检测前，VR- Platform 平台会进行多次过滤，包括场景过滤、碰撞组过滤、 包围盒过滤以及动、静物体过滤。 3系统优化 在信息收集和模块建模之后需要对模型进行优化，以确 保虚拟校园系统不仅可以保证良好的沉浸感、交互性和仿真感，还能高效、快速和流畅地运行，这种优化需要在整个项 三维虚拟校园的漫游系统实现 徐飞 （安徽理工学校，安徽安庆246002） 摘 要：虚拟校园系统是虚拟现实技术在教育领域的一个重要应用，可服务于学校的宣传展示、资源管理、规划设 计、远程访问等，也是校园管理信息化的一个重要应用，对学校的数字化管理具有较重要的积极影响。 关键词：三维虚拟校园漫游系统；虚拟现实；VR-Platform 平台；碰撞检测；交互功能；漫游功能 收稿日期： 2015-01-12 91 DOI:10.16184/https://www.doczj.com/doc/ba4547272.html,prg.2015.09.040
石正坤 一、实验目的： 1.了解OpenGL下简单图形的平移、旋转、缩放变换的编程的基本思想； 2.掌握OpenGL下简单图形的平移、旋转、缩放变换的编程的基本步骤； 二、实验原理： 在OpenGL中，可以使用下面三个函数便捷地实现简单图形平移、旋转、缩放变换的功能： glRotatef(theta, vx, vy, vz); glTranslatef(dx, dy, dz); glScalef(sx，sy，sz); 三、实验内容： // 1.cpp : Defines the entry point for the console application. // #include "stdafx.h" #include "glut.h" #include "math.h" void display() {
glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT); // Clear the frame buffer glColor3f( 0.0, 1.0, 1.0); // Set current color to green glBegin( GL_POLYGON); // Draw the triangle glVertex2f( 0.0, -0.2); glVertex2f( 0.2, 0.0); glVertex2f( 0.0, 0.0); glEnd(); glFlush(); } void dsp() { glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BI T); // Clear the frame buffer glColor3f( 0.0, 1.0, 1.0); // Set current color to green display(); //-------------------------- //平移 glPushMatrix(); glTranslatef(0.5,0.5,0.0); display();
第24卷第10期 计算机应用与软件 Vol 124No .10 2007年10月 Computer App licati ons and Soft w are Oct .2007 O penG L 实现3D 模型的交互控制 孙妮芳 杨志强 陈 诚 何 斌 龚佩曾 (同济大学计算机系 上海 200092) 收稿日期:2006-12-04。孙妮芳,硕士生,主研领域:虚拟现实技术。 摘 要 简述了3DS 文件的结构,以及在OpenG L 中如何读入和显示3DS 文件的模型,并着重讲述了利用OpenG L 编程接口对场 景中的这些模型进行选择、拾取,通过鼠标拖动对这些模型进行交互操作。关键词 OpenG L 选择 拾取 交互操作 CO NTROL THE 3D MOD EL S I NTERACT I VELY I N O PENGL Sun N ifang Yang Zhiqiang Chen Cheng He B in Gong Peizeng (D epart m ent of Co m puter ,Tongji U niversity,Shanghai 200092,China ) Abstract The structure of 3DS For mat File is outlined,and the way t o read and show the models of 3DS For mat File in OpenG L is p resen 2ted .It is exp lained in detail how the interactive contr ol of the models with the select mode and the feedback mode is realized .Keywords OpenG L Select Picking I nteractive 0 引 言 虚拟实验是当今教育改革比较热门的话题之一,通常意义上讲的虚拟实验建立在真实实验的基础之上,对实验所使用的元器件、,实验者通过鼠标点击与拖曳、键盘操作,可以像对真实元器件一样对虚拟实验设备进行操作,从而完成整个虚拟实验过程。 交互技术是建立虚拟实验要解决的最基本和最重要的问题,交互不仅可以向用户演示信息,同时允许用户向程序传递一些控制信息,比如用户可以通过键盘、鼠标等外设来控制程序的运行。OpenG L 作为一个三维工具软件包,在三维交互编程等方面提供了比较完善的机制。比如,通过OpenG L 的选择、反馈模式比较容易实现通过鼠标键盘进行交互。 目前,已经有不少论文和书籍比较详细地阐述了在OpenG L 中通过选择、拾取和反馈实现对三维物体的交互操作。但对读入和显示多个3DS 文件的模型的交互操作却介绍得比较少。本文根据这一情况并结合实际,在虚拟装机系统中,对场景中的多个元器件模型的交互操作进行详细介绍。 1 3D S 文件介绍 3DS 文件存储了模型的材质信息和几何信息,材质信息主 要包括材质的名称,材质的纹理贴图所对应的文件名以及材质 的颜色等;几何信息主要包括顶点的数目,每个顶点的坐标,三角面的数目,每个三角面上3个顶点的索引,此三角面是否可见等。 3DS 文件由许多块组成,每个块包括信息类别和下一个块的相对位置。块的信息类别用I D 表示,它描述了该块的数据信息。下一个块的相对位置指出了下一个块相对于该块起始位置 的偏移字节数。在块结构中,始终用前2个字节保存I D 号,接下来的4个字节保存块的长度,块的实际内容则用(块长度)6个字节保存。块的内容又可能包含子块。 在OpenG L 中读入3DS 文件的模型的方法有很多,由于本文的程序是在VC ++环境下开发的,所以采用了编写一个类来加载3DS 文件的方法。这样的类很多书籍和网站都有提供,只需进行简单的修改就可以使用,比如修改模型的位置信息以实现模型的移动,增加模型的旋转经度和纬度信息以实现模型的旋转。 2 O penGL 的交互技术 在虚拟装机系统中,要求与场景本身进行更多的交互操作,这种交互除了菜单和对话框实现外,在很多情况下是用鼠标来进行的。OpenG L 的一大功能就是提供了实现交互技术的机制。OpenG L 的交互技术是通过选择、拾取和反馈操作来实现的。 2.1 选 择 选择允许在窗口内部的某个位置用鼠标进行点击,并确定它所点击的是哪个物体。选择是OpenG L 的一种操作模式,选择模式不会改变帧缓存区的内容,退出选择模式时,OpenG L 返回与视景体相交的图元列表,它列出了位于视景体内或与视景体相交的图元,每个图元产生一个选择命中的记录,对应名称堆栈中的当前内容。 ?绘制模式 进入选择模式前,调用函数gl Render M ode (),其原型为:gl Render M ode (G Lenu m mode )。控制应用程序当前所处的模式,即绘图、选择和反馈模式,相应的mode 的取值为G L_RE NDER 、G L _SE LECT 或G L_FEE DBACK 。
游戏软件设计课程报告 （三维球体的实现） 院系： 专业： 学号： 姓名： 指导教师： 2010年10月10日
目录 目录 一、应用程序的最终界面----------------------------------------------------------------1 二、三维球体的绘制---------------------------------------------------------------------2 1、球体绘制方法研究 ----------------------------------------------------------------2 2、面分解法的实现----------------------------------------------------------------3 2.1面分解函数 ----------------------------------------------------------------3 2.2初值的选取 ----------------------------------------------------------------3 2.3 球体的实现----------------------------------------------------------------4 3、三角形绘制函数----------------------------------------------------------------4 4、三角面法向量函数 ----------------------------------------------------------------5 5、点的模长扩展函数 ----------------------------------------------------------------5 6、南北极法的实现----------------------------------------------------------------5 7、动画的实现-------------------------------------------------------------------10 三、二种绘制方法的比较---------------------------------------------------------------12