基于OpenGL的3D虚拟场景设计与实现院系专业班级学号姓名指导教师负责教师沈阳航空航天大学2010年6月摘要虚拟现实技术是一门新兴的学科，是迄今为止最强的人机接口技术，也是一项最基本最重要的研究内容。
目前，虚拟现实技术已广泛应用到许多领域。
虚拟现实技术是利用计算机中高逼真的虚拟环境，并通过多种传感器接口，使用户“沉浸”到该虚拟环境中，从而实现用户与虚拟环境之间的交互。
建立虚拟系统的首要问题便是虚拟环境的构建。
本文主要论述了如何构建一幅“天涯共此时”的虚拟场景。
该场景的实现基于OpenGL绘图知识和MFC编程原理及应用程序的整体框架。
在此基础上，本文主要开展了以下几个方面的研究工作：一、对OpenGL的编程功能和工作原理进行了分析，包括绘图流程以及OpenGL 的主要功能。
对编程开发工具VC++进行了简单介绍，并概括出MFC的编程原理及应用程序的整体框架。
此外，还分析了OpenGL绘制图形的优化工具——显示列表的使用与管理以及OpenGL绘制复杂图形的方法—图形变换。
二、利用MFC框架和OpenGL的显示列表知识以及有关绘图函数，完成了复杂的雪花、花瓣、弯月、灯笼的绘制，实现了一幅“天涯共此时”场景的天空场景，同时，还实现了花瓣飞舞、雪花飞舞、灯笼随风飘动、花瓣飞舞场景与雪花飞舞场景的相互转化等功能。
三、基于图形方法，利用OpenGL绘图函数，实现了由小树、小人、小房子组成的地面场景的绘制，使整个虚拟场景看起来更加和谐、唯美。
关键词：虚拟场景；OpenGL；显示列表；图形变换Design and Implementation of 3D virtual Scene Using OpenGLAbstractAs a rising subject, virtual reality is the best human-machine interface technology, and it is also the fundamental and important study content. At present, the virtual reality technology has broad applications to many areas. Virtual reality technology is the use of sensor interface, users can immerse to the virtual environment. And through a variety of senor interface, users can immerse to the virtual environment, achieving interaction between user and the virtual environment.This paper elaborates how to establish a scene of “Time Together Across the Strait”. On this base, this paper carried out research in these aspects as follows:Firstly, make some analysis about OpenGL programming and working theory, including the drawing process and the main functions of OpenGL and so on. Make an introduction about VC++, at the same time summarize programming principles of MFC and application frame work. Besides, analyze rendering graphics optimization tools of OpenGL—the use and management of display list, and the method of drawing complex graphics—graphics transformation.Second, using MFC framework and OpenGL display list and relevant drawing function knowledge, finished drawing complex snowflakes, petals, moon, lantern. R ealize the scene of “Time Together Across the Strait”, but also achieve the scene of petals flying, snowflakes dancing, waving lantern dancing with the wind and the mutual transformation function of petal flying and snowflakes dancing.In the end, basing on the method of graphics, realize the construction of ground system consisting of tree, little people and small house, make whole virtual scene look more harmonious and beautiful.Keywords: virtual environment; OpenGL; display list; graphics transformation目录1 绪论 (1)1.1 虚拟现实的发展及研究现状 (1)1.1.1 虚拟现实的起源和发展 (1)1.1.2 国内外研究现状 (2)1.2 基于OpenGL的系统实现方法 (4)1.2.1 OpenGL图形库技术 (4)1.2.2 VC++编程平台及MFC库 (6)1.3 小结 (9)2 需求分析 (10)2.1 任务背景及目标 (10)2.2 任务功能分析 (11)2.3 系统开发技术 (12)2.3.1 显示列表技术 (12)2.3.2 场景变换原理 (13)2.4 小结 (13)3 软件设计与实现 (14)3.1 总体设计 (14)3.2 天空模块 (16)3.2.1 天空模块功能及原理 (16)3.2.2 天空模块中的数学关系 (17)3.2.3 天空模块的算法实现 (18)3.2.4 基于OpenGL的天空模块的设计与实现 (20)3.3 灯笼模块 (20)3.3.1 灯笼模块的功能及原理 (20)3.3.2 基于OpenGL的灯笼模块的算法设计与实现 (21)3.4 地面模块 (22)3.4.1 地面模块功能及原理 (22)3.4.2 基于OpenGL的地面模块的算法设计与实现 (23)3.5 小结 (24)4 软件测试和运行 (25)4.1 实验环境 (25)4.2 环境配置 (25)4.3 运行结果 (27)参考文献 (30)致谢 (31)1 绪论虚拟现实技术是近年来十分活跃的技术研究领域，是一系列高新技术的汇集，这些技术包括计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感技术以及高度并行的实时计算技术，还包括人的行为学研究等多项关键技术。
