【正文】 反走樣是將原 相鄰 階梯之間的像素顏色設(shè)置為過渡顏色或灰度，使得顏色或灰度過渡自然，變化柔和。 2. 利用顯示列表對粒子圖形進(jìn)行優(yōu)化 OpenGL 中為加快圖形的繪制速度專門提供了顯示列表的功能。 用 OpenGL表現(xiàn)尾焰特效 建立粒子運動模型以后，雖然可以模擬對象的運動規(guī)律，但是在視覺效果方面需要做很多的工作，同時需要解決 場景 仿真中的實時顯示問題。 3. 尾焰粒子運動 火焰在不同時刻的狀態(tài)由粒子的動力學(xué)性質(zhì)決定，依照牛頓第二定律，粒子將產(chǎn)生一定的加速度，這里我們僅考慮風(fēng)力和重力，引入風(fēng)力加速度w(t)={x(t)， y(t)， z(t)}和重力加速度 g(t)={0， ， 0}。 。 //粒子的位置坐標(biāo) float xd， zd。這需要對實際景物的本質(zhì)有深刻的認(rèn)識，并且對粒子系統(tǒng)的設(shè)計有很好的經(jīng)驗，這不屬于粒子系統(tǒng)實現(xiàn)的范疇，己超出本文討論范圍，在此不進(jìn)行討論。 圖 粒子系統(tǒng)示意圖 粒子系統(tǒng)隨機范圍的設(shè)置 上面對粒子系統(tǒng)作了簡單的介紹，指出粒子初始化是粒子系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵，而粒子初始化需要加入隨機過程，其目的是在一定范圍內(nèi)使粒子具有隨機性，從而達(dá)到模擬真實現(xiàn)象的目的。 粒子系統(tǒng)中的粒子通常是簡單的幾何元素，例如點、線、平面上的四邊形等。粒子系統(tǒng)函數(shù)是迄今為止用于描述不規(guī)則物體 比較成功的函數(shù)之一，尤其是對邊界不明顯的模糊物體的模擬顯示有著獨特的優(yōu)越性。 方法 與表現(xiàn) 腳本 生成技術(shù) 仿真時空表現(xiàn)集中體現(xiàn)在腳本上，腳本模型是虛擬 場景 仿真表現(xiàn)的一種常用模型，它是多媒體仿真模型的有機組成部分，是聯(lián)系抽象時空和形象時空的橋梁和紐帶。但是不能超過五個。不同的運行模式有不同的程序流程。 3D Studio 是 Autodesk 公司開發(fā)的一套用于微機 上 的制作動畫及模型的應(yīng)用軟件。本文中，主要涉及到對象物體的幾何建模。 OpenGL是由 SGI 公司開發(fā)的 IRIS GL 演變而來的復(fù)雜的 3D 圖形設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序接口。 Visual C++ 允許用戶建立強有力的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序 :可以使用 ODBC 類(開放數(shù)據(jù)庫 )和高性能的 32 位 ODBC 驅(qū)動程序來訪問各種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)如Visual Foxpro 、 Access SQL Sever 等可以使用 DAO 類 (數(shù)據(jù) 訪問 對象 )通過編程語言來訪問和操縱數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)并管理數(shù)據(jù)庫對象與結(jié)構(gòu)。 。當(dāng)飛機模型能正常顯示時，再利用 OpenGL 中的強大繪制及渲染功能為飛機飛行運動三維圖形仿真程序添加場景，結(jié)合 霧化、燈光等特效處理，使場景顯示效果 更加 逼真 。 另外，向場景中添加霧，除了給人帶來真實的霧感 之外，它還可以模糊遠(yuǎn)處的物體，使它們隨著觀察者的靠近而逐漸的清晰起來。本文采用的是飛機跟蹤視角，即視點坐標(biāo)系與機體坐標(biāo)系的兩坐標(biāo)原點固聯(lián)，即兩原點始終保持一段固定的距離，也即視點坐標(biāo)系隨機體坐標(biāo)系進(jìn)行移動，機體坐標(biāo)系相對于視點坐標(biāo)系沒有位移運動，只有繞各軸的旋轉(zhuǎn) 本科畢業(yè)設(shè)計論文 11 運動，因此在三維圖形仿真視窗中可以看見飛機飛行時的姿態(tài)變化，而地面坐標(biāo)系在 XOZ 平面內(nèi)有位移運動，仿真程序中通過飛行場景的移動來體現(xiàn)飛機的飛行運動。地面坐標(biāo)系原點 A 固定在地面的某點，鉛垂軸 AYd 向上為正，橫軸AXd 與縱軸 AZd 為水平面內(nèi)互相垂直的兩軸。而利用一些專業(yè)的三維建模軟件建模時不僅不需要編程而且可以很直觀的構(gòu)造模型，模型的外觀也更為 精細(xì)。文中根據(jù)一定的飛機運動 規(guī)律模擬特定飛行器的運動， 可以進(jìn)行手動控制飛機的飛行， 三維場景繪制主要用來顯示飛行器飛行的畫面，根據(jù)計算機圖形學(xué)的一些算法實時繪制飛行場面。中視典數(shù)字科技有限公司從事虛擬現(xiàn)實與仿真、多媒體技術(shù)、三維動畫研究與開 發(fā)也都取的不錯的效果，成功開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的虛擬場景瀏覽器軟件VRPlatform。東京大學(xué)的廣獺研究室重點研究虛擬現(xiàn)實的可視化問題，現(xiàn)在己經(jīng)有了 4項成果 :一個類似 CAVE 的系統(tǒng)、用 HMD 在建筑群中漫游、人體測量和模型隨動、飛行仿真器。美國 WrightPatterson 空軍基地的“ 3D 圖像和計算機圖形實驗室”是在 SGI4D/400 工作站上建立了空間衛(wèi)星的虛擬環(huán)境來仿真近地空間和描述 3D 圖形衛(wèi)星模型環(huán)繞地球軌道的運行狀態(tài)，使得仿真者對仿真對象信息 的把握更加充分 【 5】 。 虛擬現(xiàn)實技術(shù)是指計算機產(chǎn)生的三維交互環(huán)境，在使用中，用戶是“投入”到這個環(huán)境中去，讓用 戶在人工合成的環(huán)境 中 獲得“進(jìn)入角色”的休驗。再如， 美國宇航局 Ames 研究中心的科學(xué)家將探索的火星數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，得到了火星的虛擬現(xiàn)實圖像，研究人員可以看到全方位的火星表面景象 :高山、平川、河流、以及縱橫的溝壑里被風(fēng)化的斑斑的巨石， 都顯得十分清晰逼真，而且不論你從哪個方向看這些圖，視野中的景象都會隨著你的頭的轉(zhuǎn)動而改變，就好像真的置身于火星上漫游。 VR 界面也可以給技術(shù)人員及創(chuàng)作人員提供真實數(shù)據(jù)，以便正確地創(chuàng)建虛擬 環(huán)境，這樣有助于用戶更快、更全面地分析理解數(shù)據(jù)。 2. 交互 (Interaction) 虛擬物體與用戶間的交互是三維的，用戶是交互的主體 :用戶能覺得自己是在虛擬環(huán)境中參與對物體的控制。 VR的最主要的技術(shù)特征是沉浸感，即投入感。 圖 虛擬現(xiàn)實的三角形表示 沉浸感是指用戶作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實程度，要求計算機所創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境能使“參與者”得到全身心置于該環(huán)境之中的體驗 。 虛擬現(xiàn)實的特點 虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一種高度逼真地模擬人在自然環(huán)境中視、聽、動等行為的人機界面技術(shù)，是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)。 manufacture， digital city， virtual building， training amp。虛擬現(xiàn)實技術(shù)中 場景 (虛擬場景 )的建模始終是研究的核心問題，也是需要首先解決的問題，現(xiàn)在世界范圍內(nèi)，對于這個問題的解決主要有兩種方法 :基于圖形 (幾何 )的建模與繪制方法 (GBMR)和基于 圖像 的建模與繪制方法 (IBMR)，此兩種方法各有其優(yōu)缺點。 3. 研究基于粒子系統(tǒng)的特殊效果 從而對粒子系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計和實時繪制。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 I 本科畢業(yè)設(shè)計論文 題 目 基于三維動畫的虛擬場景實現(xiàn) —— 動態(tài)實體的運動控制和特效 本科畢業(yè)設(shè)計論文 II 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 四、進(jìn)度和要求 知識準(zhǔn)備階段 11 月 26 日 — 2月 1 日 了解國內(nèi)外多方面資料。 本論文緊緊圍繞當(dāng)今熱門的虛擬場景建模技術(shù)進(jìn)行了研究。 education，exhibits and entertainment and so on. Modeling and rendering for virtual scene (Virtual Environment) is always the kernel problem in VR， and the problem must be solved at first. Nowadays， there are two methods to solve the problem: Graphics (Geometry) Based Modeling and Rendering (GBMR)，Image Based Modeling and Rendering (IBMR)， the existing two kinds of methods are provided with their own advantage and disadvantage. This paper had researched the fashion modeling technology of VE. My research focus on GBMR amp。從概念上講，虛擬現(xiàn)實是一種由計算機和電子技術(shù)創(chuàng)造的新世界，是一個看似真實的模擬環(huán)境，通過多種傳感設(shè)備，用戶可根據(jù)自身的感覺，使用人的自然技能對虛擬世界中的物體進(jìn)行考察和操作，參與其中的事件 。理想的虛擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使用戶難以分辨真假的程度 (例如可視場景應(yīng)隨著視點的變化而變化 )，甚至超越真實，如實現(xiàn)比現(xiàn)實更逼真的照明和音響效果等。 VR 的追求目標(biāo)是力圖使用戶在計算機所創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中處于一種全身心投入的感覺狀態(tài)，有身臨其境的感覺，即所謂 “ 沉浸感 ” 。交互是多感知的，用戶可以使用與現(xiàn)實生活不同的方式 (例如手語 )與虛擬物體交互。因此， VR 技術(shù)從根本上改變了人與計算機系統(tǒng)的交互操作方式。 虛擬 場景 仿真技術(shù)的發(fā)展和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 虛擬 場景 仿真技術(shù)的發(fā)展 隨著計算機與計算機圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展，仿真從最早的數(shù)字仿真，發(fā)展到了今天的可視化仿真、多媒體仿真與虛擬現(xiàn)實仿真。虛擬現(xiàn)實技術(shù)的主要內(nèi)容是 :實時三維圖形生成技術(shù)、多傳感器交互技術(shù)，以及高分辨顯示技術(shù)。 德國 Damastadt 的 Fraunhofe。 我國和一些發(fā)達(dá)國家相比在該領(lǐng)域還有一定的差距。 問題的提出 當(dāng)前，虛擬現(xiàn)實 (VR)技術(shù)已在歐美、臺灣等地區(qū)廣泛使用，并己廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、旅游、產(chǎn)品、房地產(chǎn)、服裝展示、展覽等領(lǐng)域。當(dāng)然，一個高性能、逼真的實時三維動畫生成系統(tǒng)需要處理大量計算，這就需要使用高速計算機，或者有多臺計算機和專用硬件運算電路等構(gòu)成的并行處理系統(tǒng)?？紤]各種軟件的實際應(yīng)用領(lǐng)域及各自的優(yōu)缺點，再結(jié)合本課題的設(shè)計要求，最終決定采用專業(yè)建模軟件 3DS MAX 來建立 虛擬場景 仿真系統(tǒng)的飛機模型。本文中取縱軸 AZd 為飛機的飛行航線，用 AZd = L 表示航程， AXd = Z 表示側(cè)向偏離 (向右為正 )、 AYd = H表示飛行高度，地面坐標(biāo)系如圖 。 背景系統(tǒng) 開發(fā) 虛擬 場景 仿真軟件 ，除了有外形精細(xì)的飛機模型以外，環(huán)境背景的模擬也是十分重要的，環(huán)境背景的繪制不僅會給人以身臨其境的感覺 ，使仿真軟件更加逼真，而目通過背景的移動能更好的體現(xiàn)飛機的飛行運動。這樣既可以減少同一時間內(nèi)場景中幾何物體的數(shù)目，又可以在物體進(jìn)入視錐體時防止它們突然的跳入用戶的視野，使模擬仿真軟件的效果更加逼真。根據(jù)飛機姿態(tài)角的變化，改變地形坐標(biāo)和視點坐標(biāo)，使飛機模型的飛行運動和場景的改變相結(jié)合 。 下面就開發(fā) 場景 仿真系統(tǒng)的 場景 仿真開發(fā)工具進(jìn)行闡述和選型。 采取的研究方法和技術(shù)路線 開發(fā)“虛擬 場景 仿真平臺”系統(tǒng)，決定采用何種編程接口是三維應(yīng)用程序開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，業(yè)界現(xiàn)有多種不同的 3D API 標(biāo)準(zhǔn)，它們各有特點，互有長短。它的特點是可以在不同平臺之間進(jìn)行移植，還可以在客戶機 /服務(wù)器系統(tǒng)中工作，效率也要比 Direct3D 高。 三維物體的幾何建模描述了虛擬物體的三維造型 (多邊形、三角形和頂點 )以及外觀 (紋理、表面反射系數(shù)、顏色等 )。文件格式是 3DS 格式，該軟件非常強大，許多精美的電影動畫以及制作精良的廣告產(chǎn)品都是由該軟件制作完成的。 1. 聯(lián)網(wǎng)運行時程序的流程 圖 聯(lián)網(wǎng)時的流程圖 如圖 :它的基本流程為 :主線程先執(zhí)行，然后啟動網(wǎng)絡(luò)接口線程。 2. 非聯(lián)網(wǎng)運行時即 單機模式下，主要 便是 進(jìn)行場景的各種設(shè)置 ，如圖 。 為了表現(xiàn)全體的運動，需要建立具有真實感的地理景物。景物被定義為成千上萬不規(guī)則且隨機分布的粒子集合，每個粒子擁有自己的屬性，包括形狀、大小、顏色、透明度、位置、速度以及生命周期等，每時每刻都在不斷的運動和改變形態(tài)，這樣，諸多粒子的集合，而不是個別的粒子，形成了景物的整體形態(tài)和特征的動態(tài)改變。由于在每一幀都要更新粒子的屬性、重新繪制粒子，因此基本粒子的選取應(yīng)該在滿足應(yīng)用要求的前提下盡量提高繪制效率，以避免出現(xiàn)計算機圖像生成系統(tǒng)性能上的瓶頸。在實現(xiàn)粒子系統(tǒng)的過程中，需要讓粒子的某些屬性在給定的范圍內(nèi)隨機變動，但已有的隨機函數(shù)卻并不能保證這一點 (如 C+中的rand()函數(shù)產(chǎn)生 [ 0 ， 2321 ]內(nèi)服從均勻分布的整數(shù)，這顯然不是所需要的范圍 )。 粒子系統(tǒng)的設(shè)計 一個粒子系統(tǒng)的是由大量的簡單體元素構(gòu)成的。 //粒子的 X和 Z 方向增加值 char type。模擬現(xiàn)存的粒子屬性并以時間步長來更新粒子的各項屬性。假設(shè)風(fēng)力是三維向量的隨機過程，目的是仿真風(fēng)的自然運動，通過 w(t)， g(t)和其它人為干預(yù)函數(shù)，構(gòu)造了一個綜合的力場來控制尾焰的運動，對某一個粒子而言，速度的變化包括常量加速和隨機加速，這種加速度保證了粒子在宏觀上表現(xiàn)出有序運動而在微觀上表現(xiàn)出無序運動，因此大量粒子的集合構(gòu)成了導(dǎo)彈尾焰的外觀形態(tài)。本文采用以下技 術(shù)來加快實時顯示速度，同時提高真實度 【 9， 10， 11】 。顯示列表是一組被存儲起來的 OpenGL 命令，與子程序不同的是，這些命令是經(jīng)過編譯的，執(zhí)行效率高，從而可以有效地提高 OpenGL 的繪圖性能。 霧化是用來模擬大氣效果，可以把霧化看作是影響遠(yuǎn)處物體視覺效果的一種過濾器，通過選擇霧化函