【正文】 glTranslatef(jitter[i][0] * range / Width, jitter[i][1] * range / Height, )。 GLfloat right, left, range。圓心位于原點的圓有四 條對稱軸 x=0， y=0， x=y， x=y，如圖 所示。 設(shè) x0， y0， xn， yn為整數(shù)，不妨設(shè) x0〈 xn， y0〈 yn，對于以（ x0， y0）和（ xn，yn）為端點的直線段 l，記 dy=yn y0， dx= xnx0，則斜率 k=dxdy ，因為 0〈 k〈 0，所以 0〈 dy〈 dx。 上面講的是 abs(xd)abs(yd)的情況，其實 abs(xd)abs(yd)和它類似只需要改變 x 和 y的位置即可。直線上的像素的亮度必須于 (1a)成比例 ,線下面的像素的亮度必須 22 與 (1b)成比例。 圖 普通直線和 WU 反走樣直線的對比 在 WU 反走樣算法中，有一個重要的概念就是 WU像素。 根據(jù)上面的討論， fi是一個經(jīng)驗值，因此我們可以根據(jù)經(jīng)驗直接設(shè)定 fi的值。 （ 2）計算 ?39。因為直線距像素中心越遠，相交區(qū)域的面積越小。這種方法將產(chǎn)生模糊的邊界，以次來減輕鋸齒效應(yīng)。不管是哪一種方法都需要在內(nèi)存中建立一個比現(xiàn)在大幾倍的圖，便于對像素取樣，取得像素的亮度值。如圖 中，編號為 1和 7的像素亮度級別是 1，編號為 2， 3， 4， 5 和 6 的像素亮度是 2。因此，增加分辨率雖然簡單，但是不經(jīng)濟的方法，而且它也只能減輕而不能消除鋸齒問題。這樣在運動的過程中時 隱時現(xiàn)，產(chǎn)生閃爍。 圖 鋸齒狀邊界 光柵顯示系統(tǒng)為何會出現(xiàn)走樣呢？光柵圖形顯示器是一個畫點設(shè)備，被顯示的線段、字符、圖形及背景色都按像素點一一存儲在幀緩沖存儲器中。//構(gòu)建圓球體 gluDeleteQuadric(q)。 //設(shè)置旋轉(zhuǎn)矩陣 glRotatef(,)。根據(jù)不同的 Pla 對象，繪制不同的具有真實感的三維球體。 glVertex3f( ,) glTexCoord2f(1,1)。//旋轉(zhuǎn)操作 glRotatef(m_yRot,)。 //設(shè)置像素格 式 if( amp。試圖實現(xiàn)其三維物體的創(chuàng)造，因此，便產(chǎn)生了本系統(tǒng)。 把景物模型的數(shù)學(xué)描述及其色彩信息轉(zhuǎn)換至計算機屏幕上的象素，這個幾何頂點數(shù)據(jù) 圖像頂點數(shù)據(jù) 顯示列表 運算器 逐個頂點操作 紋理映射 幀緩沖區(qū) 光柵化 逐個頂點操作和圖元組裝 圖像操作 9 過程也就是光柵化（ rasterization）。以上三條可是被仿真物更具真實感，增強圖形顯示的效果。 變換： OpenGL 圖形庫的變換包括基本變換和投影變換。 OpenGL 自 1992 年出現(xiàn)以來，逐漸發(fā)展完善，已成為一個唯一開放的，獨立于應(yīng)用平臺的圖形標準，一個典型的 OpenGL 應(yīng)用程序可以在任何平臺上運行 只需要使用目標系統(tǒng)的 OpenGL 庫重新編譯一下。 語法限制不太嚴格，程序自由度大。 C++以其獨特的語言機制在計算機科學(xué)的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。 VC++應(yīng)用程序的開發(fā)主要有兩種模式，一種是 WIN API 方式，另一種則是 MFC 方式，傳統(tǒng)的 WIN API 開發(fā)方式比較繁瑣，而 MFC 則是對 WIN API 再次封裝，所以 MFC 相對于 WIN API 開發(fā)更具備效率優(yōu)勢。因此工業(yè)界投入很多力量來開發(fā)渲染技術(shù)。它是 SGI 公司在 20xx 年 3月提出的新理念。 課題研究的內(nèi)容和技能要求 作為一門新興學(xué)科，可視化技術(shù)所研究的內(nèi)容集中在使抽象的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出客觀世界的繽紛五彩與絢麗多姿。 OpenGL 在硬件、窗口、操作系統(tǒng)方面是相互獨立的。這種靈活性極大地節(jié)省了開發(fā)者的時間 ,提高了軟件開發(fā)效益。 因此，虛擬現(xiàn)實技術(shù)便應(yīng)運而生。醫(yī)生可以從病人的三維掃描圖象分析病人的病灶。最后，通過研究計算機圖形學(xué)的相關(guān)技術(shù)和 OpenGL 圖形軟件包的編程原理和編程機制，實現(xiàn)了系統(tǒng)的功能。在吸取了計算機圖形學(xué)、計算機科學(xué)、光學(xué)等多領(lǐng)域先進理論成果的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地論述了基于 OpenGL 下場景的研究和實現(xiàn)及其相關(guān)理論和技術(shù)。 2 1 系統(tǒng)概述 課題研究的背景及意義 近年來，隨著計算機圖形學(xué)和計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機可視化技術(shù)不斷普及，創(chuàng)建 虛擬世界 也不斷掀起熱潮，而建立具有真實感的三維場景是建設(shè) 虛擬世界 的重要一步。不過， OpenGL 走得更遠。 畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明 .................................... 錯誤 !未定義書簽。 過取樣技術(shù) .................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 Virtual Reality. 目 錄 摘 要 ............................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 虛擬現(xiàn)實技術(shù)是計算機圖形學(xué)的一個分 支 。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)最重要的一部分內(nèi)容就是三維圖形編程。 OpenGL technology。 課題研究的內(nèi)容及技能要求 .......................................... 5 課題開發(fā)環(huán)境介紹 ..................................................................................................... 6 環(huán)境需求 .................................................... 6 C++語言及其特點 ............................................. 6 OpenGL 及其特點 ............................................. 7 軟硬件要求 .................................................. 9 2 OPENGL 實現(xiàn)三維圖像顯示的基本理論 ............................................. 10 概要設(shè)計 ......................................................... 10 基本設(shè)計概念和流程 ............................................... 11 創(chuàng)意說明 ................................................... 11 系統(tǒng)初始化 ................................................. 11 對象模型的建立 ............................................. 12 3 三維圖像顯示鋸齒處理技術(shù) .................................. 錯誤 !未定義書簽。 結(jié) 論 ....................................................................................................... 28 參考文獻 .................................................................... 錯誤 !未定義書簽。因此，計算機圖形學(xué)的研究目標之一便是通過計算機將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閳D形，并在有關(guān)的設(shè)備上以特定的形式加以顯示。 OpenGL是近幾年發(fā)展起來的一個性能卓越的三維圖形平臺， OpenGL 的顯著優(yōu)點是作為一個獨立的工作平臺，獨立于硬件設(shè)備、窗口系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，用它編寫的軟件可以在 UNIX、 Windows9 Windows98/NT 等系統(tǒng)間實現(xiàn)移植，并能在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下以客戶 /服務(wù)器模式工作，專業(yè)圖形處理、科學(xué)計算等高端應(yīng)用領(lǐng)域的標準圖形庫。 虛擬現(xiàn)實技術(shù)（ Virtual Reality ，簡稱 VR）是誕生于 90 年代初的新技術(shù)，近年來在技術(shù)研究領(lǐng)域十分活躍，它匯集了計算機圖形學(xué)、多 媒體技術(shù)、人工智能、人機接口技術(shù)、傳感器技術(shù)等多項關(guān)鍵技術(shù)：它是以計算機技術(shù)為核心，綜合使用了各項最新技術(shù)，融合視、聽、觸覺為一體的模擬現(xiàn)實的三維空間再現(xiàn)技術(shù)。其中，通過調(diào)用 OpenGl 函數(shù)庫實現(xiàn)三維環(huán)境的處理，渲染出具有真實感的圖形。這種技術(shù)已經(jīng)把人和機器的力量以一種直覺而自然的方式加以統(tǒng)一，這種革命性的變化無疑將極大地提高人們的工作效率。利用 GL 開發(fā)出來的三維應(yīng)用軟件頗受許多專業(yè)技術(shù)人員的喜愛，這些三維應(yīng)用軟件已涉及建筑、產(chǎn)品設(shè)計、醫(yī)學(xué)、地球科學(xué)、流體力學(xué)等領(lǐng)域 。它包括了 120 個圖形函數(shù) ,開發(fā)者可以用這些函數(shù)來建立三維模型和進行三維實時交互。這些三維圖形工具軟件包有些側(cè)重于使用方便 ,有些側(cè)重于渲染效果或與應(yīng)用軟件的連接，但沒有一種三維工具軟件包在交互式三維圖形建模能力、外部設(shè)備管理以及編程方便程度上能夠 OpenGL 相比擬。 OpenGL 作為一個性能優(yōu)越的圖形應(yīng)用程序設(shè)計界面 (API)而適合于廣泛的計算環(huán)境，從個人計算機到工作站和超級計算機， OpenGL 都能實現(xiàn)高性能的三維圖形功能。 可視化把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形，給予人們深刻與意想不到的洞察力，在很多領(lǐng)域使科學(xué)家的研究方式發(fā)生了根本變化。渲染是繪制真實感圖形的主要技術(shù)。它使得軟件開發(fā)能夠在源碼級、類級、控件級等多個級別上重用，不僅加快了軟件開發(fā)效率，而且提高了軟件的可重用性和頑健性。 C++語言是一種優(yōu)秀的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言，它在 C 語言的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，但它比 C語言更容易為人們學(xué)習(xí)和掌握。 C++還增加了類這一特殊數(shù)據(jù)類型的定義機制。 C++語言引入了類與對象機制，包括類的定于，類的繼承與派生，類的多態(tài)性等。 OpenGL 提供一 系列的外部設(shè)備訪問函數(shù)，使開發(fā)者可以方便地訪問鼠標 鍵盤、空間球、數(shù)據(jù)手套等外部設(shè)備?？陀^世界中的物體最終反映到人眼的顏色是光的紅綠藍分量與材質(zhì)紅綠藍分量的反射率相乘后形成的顏色。其工作流程如圖 ： 圖 OpenGL 工作流程 根據(jù)這個流程，我們可以歸納出在 OpenGL 中進行主要的圖形操作直至在計算機屏幕上渲染繪制出三維圖形景觀的基本步驟： 根據(jù)基本圖形單元建立景物模型，并且對所建立的模型進行數(shù)學(xué)描述（ OpenGL 中把：點、線、多邊形、圖像和位圖都作為基本圖形單元）。 圖 工程實現(xiàn)流程圖 基本設(shè)計概念和流程 創(chuàng)意說明 本軟件系統(tǒng)的創(chuàng)意來自于互聯(lián)網(wǎng)上時下流行的 3D 游戲環(huán)境。pfd)。代碼如下： void CDifferentView::DrawCube() { glLoadIdentity()。 //前面 glTexCoord2f(0,0)。 //其他各面的繪制類似，不再寫出 glDisable(GL_TEXTURE_2D)。使用 GLUquadricObj 構(gòu)建二次曲面，并定義相關(guān)屬性，使用設(shè)定好的相關(guān)參數(shù)用 gluSphere 畫出圓球體。 //設(shè)置二次曲面的屬性 gluQuadricNormals (q, GLU_SMOOTH)。光柵掃描顯示器是一個畫點設(shè)備，與圖形的復(fù)雜度無關(guān)，刷新頻率固定，因此不會象隨機掃描顯示器那樣出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，人眼看上去更舒服。 圖 狹小圖形的遺失 由于光柵系統(tǒng)中表示圖形的最小單位是一個像素，圖形中那些比像素更窄的細節(jié)丟失了，這就出現(xiàn)了圖形細節(jié)失真現(xiàn)象。 反走樣的方法很多，一種簡單的反走樣方法是以較高的分辨率顯示對象，如圖 。 反走樣的另一種方法是根據(jù)圖形對象在每個像素點上的覆蓋程度率來確定像素點的亮度，這種計算覆蓋率的反走樣技術(shù)稱為區(qū)域取樣（ Area Sampling），或前濾波（ Prefiltering）。中心子 像素的權(quán)是角子像素的 4倍，是其他子像素的 2倍，中心子像素的加權(quán)系數(shù)是 1/4，頂部和底部及兩側(cè)子像素的加權(quán)系數(shù)是 1/8，而角子像素的加權(quán)系數(shù)是1/16。為了減少走樣，必須改變直線段的模型，從而得到了簡單區(qū)域取樣的方法，這個方法的具體步驟是： （ 1）將直線看成具有一定寬度的狹小矩形； （ 2）當直線與像素相交時，求出兩者相交區(qū)域的面積； （ 3）根據(jù)相交區(qū)域的面積，確定像素的亮度值； 1 2 1 2 4 2 1 2 1 18 圖 具有一定寬度的直線 圖 灰度與面積成比例 通過將每個像素亮度設(shè)置成與線條部分重疊的區(qū)域面積成正比，可以完成對直線的區(qū)域取樣。接下來介紹（ a）和（ b）兩種情況。這種方法更符合人的視覺