基于opengl技術(shù)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-01-28 10:54 本頁面
【正文】 第五章 基于OpenGL技術(shù)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)器人三維運(yùn)動(dòng)仿真是機(jī)器人各項(xiàng)仿真中一個(gè)很重要的組成部分。它對(duì)于驗(yàn)證機(jī)器人工作原理、工作空間及進(jìn)行碰撞檢測(cè)等都具有非常重要的指導(dǎo)意義[4]。本章通將如何在Windows環(huán)境下使用VC++、OpenGL實(shí)現(xiàn)物體的三維實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)仿真，并利用“模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法”來解決機(jī)械手臂到達(dá)指定環(huán)境中的某點(diǎn)位置運(yùn)動(dòng)的問題，為機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的三維運(yùn)動(dòng)仿真及操作控制提供了一種新的方法[52]。 OpenGL技術(shù)的實(shí)現(xiàn) OpenGL的概述OpenGL(全稱：Open Graphics Library)是定義了一個(gè)跨編程語言、跨平臺(tái)的編程接口的規(guī)格，它用于三維圖象（二維的亦可）。OpenGL是個(gè)專業(yè)的圖形程序接口，是一個(gè)功能強(qiáng)大，調(diào)用方便的底層圖形庫。OpenGL的前身是SGI公司為其圖形工作站開發(fā)的IRIS GL。IRIS GL是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的3D圖形軟件接口，功能雖然強(qiáng)大但是移植性不好，于是SGI公司便在IRIS GL的基礎(chǔ)上開發(fā)了OpenGL。OpenGL的英文全稱是“Open Graphics Library”，顧名思義，OpenGL便是“開放的圖形程序接口”。雖然Direct X在家用市場(chǎng)全面領(lǐng)先，但在專業(yè)高端繪圖領(lǐng)域，OpenGL是不能被取代的主角。OpenGL是與硬件無關(guān)的軟件接口，可以在不同的平臺(tái)如Windows 9Windows NT、Unix、Linux、MacOS、OS/2之間進(jìn)行移植。因此，支持OpenGL的軟件具有很好的移植性，可以獲得非常廣泛的應(yīng)用。由于OpenGL是圖形的底層圖形庫，沒有提供幾何實(shí)體圖元，不能直接用以描述場(chǎng)景。但是通過一些轉(zhuǎn)換程序，可以很方便地將AutoCAD、3DS/3DSMAX等3D圖形設(shè)計(jì)軟件制作的DXF和3DS模型文件轉(zhuǎn)換成OpenGL的頂點(diǎn)數(shù)組。在OpenGL的基礎(chǔ)上還有Open Inventor、Cosmo3D、Optimizer等多種高級(jí)圖形庫，適應(yīng)不同應(yīng)用，其中，Open Inventor應(yīng)用最為廣泛。該軟件是基于OpenGL面向?qū)ο蟮墓ぞ甙?，提供?chuàng)建交互式3D圖形應(yīng)用程序的對(duì)象和方法，提供了預(yù)定義的對(duì)象和用于交互的事件處理模塊，創(chuàng)建和編輯3D場(chǎng)景的高級(jí)應(yīng)用程序單元，有打印對(duì)象和用其它圖形格式交換數(shù)據(jù)的能力。OpenGL的發(fā)展一直處于一種較為遲緩的態(tài)勢(shì)，每次版本的提高新增的技術(shù)很少，大多只是對(duì)其中部分做出修改和完善。1992年7月，隨后又與微軟公司共同開發(fā)了Windows NT版本的OpenGL，從而使一些原來必須在高檔圖形工作站上運(yùn)行的大型3D圖形處理軟件也可以在微機(jī)上運(yùn)用。，并加入了一些新的功能。其中包括改進(jìn)打印機(jī)支持，在增強(qiáng)元文件中包含OpenGL的調(diào)用，頂點(diǎn)數(shù)組的新特性，提高頂點(diǎn)位置、法線、顏色、色彩指數(shù)、紋理坐標(biāo)、多邊形邊緣標(biāo)識(shí)的傳輸速度，引入了新的紋理特性等等。OpenGL “OpenGL Shading Language”，該語言是“OpenGL ”的底核，用于著色對(duì)象、頂點(diǎn)著色以及片斷著色技術(shù)的擴(kuò)展功能。OpenGL ，而是逐漸在ARB中占據(jù)主動(dòng)地位的3DLabs。，同時(shí)在頂點(diǎn)與像素及內(nèi)存管理上與DirectX共同合作以維持均勢(shì)。OpenGL ，如圖51。借此可以對(duì)在ARB停滯不前時(shí)代各家推出的各種糾纏不清的擴(kuò)展指令集做一次徹底的精簡(jiǎn)。此外，硬件可編程能力的實(shí)現(xiàn)也提供了一個(gè)更好的方法以整合現(xiàn)有的擴(kuò)展指令[51]。 OpenGL三維成形過程OpenGL具有超強(qiáng)的圖形繪制能力，包括繪制物體、啟動(dòng)光照、管理位圖、紋理映射、動(dòng)畫、圖形增強(qiáng)及交互技術(shù)等功能。綜合以上功能，作為圖形硬件的軟件接口，OpenGL主要是將三維的物體投影到一個(gè)二維平面上，之后處理得到像素，進(jìn)行顯示。OpenGL首先將物體轉(zhuǎn)化為可以描述物體幾何性質(zhì)的頂點(diǎn)(Vertex)與描述圖像的像素(Pixel)，在執(zhí)行一系列操作后，最終將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成像素?cái)?shù)據(jù)。也就是說，OpenGL是基于點(diǎn)的。在OpenGL中，無論何種情況，指令總是被順序處理。有一組頂點(diǎn)定義的圖元(Pirmitive)執(zhí)行完繪制操作后，后繼圖元才能作用[53]。(1) 對(duì)圖元的定義：圖元由一組頂點(diǎn)定義，這一組頂點(diǎn)可以是一個(gè)或是多個(gè)頂點(diǎn)。每個(gè)頂點(diǎn)信息可以是二維的也可以是三維的，可以使用2～4個(gè)坐標(biāo)。頂點(diǎn)信息可以由位置坐標(biāo)、顏色值、法向量、紋理坐標(biāo)組成。法線、紋理、顏色值會(huì)在處理每個(gè)頂點(diǎn)的過程中被使用和改變。紋理坐標(biāo)決定圖元上紋理圖像的映射方式；法線是用于光照計(jì)算的；顏色與顏色的變化取決于是否有光照。OpenGL將點(diǎn)、線段、多邊形等通過在函數(shù)glBegin()和glEnd()之間一系列頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)繪制出圖形。(2) 對(duì)圖元的操作：OpenGL用交換矩陣、光照、反走樣、像素操作等方法控制圖元的繪制。圖元的操作處理過程結(jié)束后，只留下圖元可見部分，準(zhǔn)備進(jìn)行
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1