【正文】 ......................................................................................26 飛行器的構(gòu)建 ...................................................................................................26 材質(zhì)屬性的設(shè)置 ...............................................................................................28 飛行器漫游 .......................................................................................................28 飛行器的控制 ...................................................................................................30 飛行器的尾焰 ...................................................................................................33 場景中的光照 ..............................................................................................................35 光照的屬性 .......................................................................................................35 光照的模型 .......................................................................................................35 場景中的霧 ..................................................................................................................37 基于 OpenGL 三維飛行器程序設(shè)計與仿真 霧的屬性 ...........................................................................................................37 霧的生成 ...........................................................................................................38 本系統(tǒng)建模流程 ..........................................................................................................38 建模細節(jié)及其改進 ......................................................................................................40 ..........................................................................................................................43 致 謝 .........................................................................................................................................44 參考文獻 ..................................................................................................................................45 西安科技大學畢業(yè)論文 5 1. 緒論 前言 科學計算可視化是 2 0 世紀 80 年代后期隨著計算機圖形學應用的拓廣而發(fā)展起來的一個新的研究分支 , 受其推動 , 各種信息的可視化成為 90 年代許多學科領(lǐng)域的研究前緣。 1 論文題目：基于 OpenGL的三維飛行器程序設(shè)計與仿真 摘 要 本文基于 OpenGL，應用 Visual C++ 平臺，用 C++編程對飛行器的飛行場景進行了設(shè)計與仿真 .這樣做的目的是由于在實際操縱中，使用真實的飛機來訓練新操作手的風險和代價是很高的，所以 ,在實驗室中使用模擬訓練器來訓練是國內(nèi)外通常采用的有效方法。 texture mapping。經(jīng)過近幾年來的發(fā)展 , 虛擬現(xiàn)實技術(shù)及設(shè)備被很多領(lǐng)域應用 , 而飛行仿真是最重要的應用領(lǐng)域之一。在其內(nèi)部，它是以狀態(tài)機的形式運行的，就是一些狀態(tài)的集合，而這些狀態(tài)決定了 OpenGL如何運行。 OpenGL 提供了功能強大的圖元繪制命令 , 所有高級 的目標繪制都通過這些命令來實現(xiàn) , 它共包括100 多個功能強大的圖形函數(shù) , 分屬于三個基本的圖形庫 : 基礎(chǔ)核心庫 ( g l) 、應用程序庫 ( Glu) 和編程輔助庫 ( AUX) 。 可視化仿真的研究意義主要有以下幾點： 大大加快飛行數(shù)據(jù)的處理速度，使通過仿真計算或測量得到的龐大數(shù)據(jù)得到有效的利用，西安科技大學畢業(yè)論文 7 實現(xiàn)人和人與機之間的圖像通訊，而不是目前的圖像和數(shù)據(jù)通訊，從而使系統(tǒng)工作人員觀察到傳統(tǒng)方法難以觀察到的包含在飛行數(shù)據(jù)中的現(xiàn)象和規(guī)律使系統(tǒng)人員不僅能得到計算結(jié)果，而且知道在計算過程中發(fā)生了什么情況，并可主動改變參數(shù)，觀察其影響，對計算結(jié)果進行引導和控制，進而對 運行和控制方案進行選擇 本文的主要研究內(nèi)容在于飛行器的空間運動軌跡建模以及在三維可視化環(huán)境下實時模擬其運動的姿態(tài)和軌跡，通過調(diào)用初始參數(shù)庫中的各飛行參數(shù)，利用模型算法庫的優(yōu)化算法，經(jīng)過軌跡方程計算得到每一時刻軌跡上各點的坐標和飛行姿態(tài)參數(shù)，將其存入仿真數(shù)據(jù)結(jié)果庫 。 地面的構(gòu)建主要是采用繪制網(wǎng)格的方法，繪制一個巨大的三角形網(wǎng)格條帶，在這里要注意紋理坐標中高度值得獲得，然后在利用紋理貼圖，在上面貼上草地，可以實現(xiàn)模擬真實的草地場景，最后通過隨機賦予網(wǎng)狀格高度來模擬高低起伏的地面，與此同時，在此地面上設(shè)置 一個高度，設(shè)計為海平面，海平面實際為一個多邊形，在上面貼上水面的紋理就可以模擬水面的場景。在用計算機仿真 3D天空時，半球型天空模型顯然符合真實世界的天空模型，由于球形方法繪制的天空具有更多的頂點，霧化效果可以繪制得更加均勻，同時也可以實時改變單個頂點的顏色，這樣可以獲得一些非常好的效果。要使 Windows 的窗口格式為 OpenGL 所接受 ,需進行下面的其他設(shè)置。在繪制創(chuàng)建環(huán)境之前，像素格式必須被設(shè)置和創(chuàng)建。也就是一些列點和矩陣相乘的操作：例如： 有個平移矩陣 : )23(1000100010001??zyxM 如果要用這個矩陣平移一個點，只要用這個矩陣乘以這個點的矢量矩陣，就像下面這樣： )33(1??zyxP )43(11*1000000010001* ??????zZyYxXZYXzyxPM 在本文中，飛機在沒有任何操作的情況下一直沿 z軸 飛行，這個操作過程調(diào)用的是OpenGL中的 gltranslate()函數(shù)，它的內(nèi)部就封裝了上述的處理過程，對飛機模型說出的位置進行上述變換，使得飛機一直向前飛行； 接下來說旋轉(zhuǎn)變換： 旋轉(zhuǎn)變換主要運用了三角學，而且關(guān)于每個坐標軸的旋轉(zhuǎn)都有相應的不同的變換矩陣： 基于 OpenGL 三維飛行器程序設(shè)計與仿真 關(guān)于 x坐標軸的旋轉(zhuǎn)變換矩陣定義如下： )53(10000c o ss i n00s i nc o s00001???????X 在關(guān)于 x軸旋轉(zhuǎn)過程中，其 x軸保持不變 ，關(guān)于 y軸的選裝也是同樣的道理，要保持 y軸的坐標值不變，其變換矩陣如下所示： )63(10000c o ss i n000100s i n0c o s??????Y 同樣，關(guān)于 z軸的旋轉(zhuǎn)，保持 z軸值不變： )73(1000010000c o ss i n00s i nc o s???????Z 如果要讓一個點繞某一坐標軸旋轉(zhuǎn)，就用此坐標軸的旋轉(zhuǎn)乘以這個點，例如，講一個點繞 z軸旋轉(zhuǎn)，就像下面這樣： 西安科技大學畢業(yè)論文 13 )83(1??ZYXP 然后用這個點去和 Z軸的變換矩陣相乘，即得到這一點旋轉(zhuǎn)后的結(jié)果： )93(11c o s*s i n*s i n*c o s**1000010000c o ss i n00s i nc o s* ??????????????YXYXWZYXPZ 在飛機左右旋轉(zhuǎn)或者滾降的 過程中，飛機所在位置都是圍繞 Y軸或者 X軸在旋轉(zhuǎn)，雖然可以直接調(diào)用 OpenGL中的 glrotate()函數(shù)，但這個函數(shù)內(nèi)部的計算過程全部類似于上面的處理過程。當觀察點位于原點時，場景中所繪制的 Z值為正的物體就位于觀察者的后面。它可以移動物體，對它們進行旋轉(zhuǎn)，或者對它們進行縮放。直線和多邊形使用平行線直接映射到 2D屏幕上。這種到窗口坐標的映射是最后一個完成的變換，成為視口變換。 西安科技大學畢業(yè)論文 15 紋理數(shù)據(jù) 紋理數(shù)據(jù)在本次仿真設(shè)計中占有很重要的位置，紋理數(shù)據(jù)包括圖像的數(shù) 據(jù)以及紋理如何應用到具體的模型上去，這就涉及一個紋理坐標的問題。 // If Load Failed Return NULL } 最后在上面的工作完成后，由于位圖的顏色格式為 BGR，因此還必須交換 R和 B的值，以得到 RGB數(shù)據(jù)。眼睛就像一架照相機，將外部映像反映到我們的大腦。視點方向 Y=1表示我們的頭始終是正立的。這個過程可以通過 glDeleLists()來完成。 繪制球體時我們調(diào)用了 OpenGL中的繪制球體函數(shù)。 (4)中間值是通過下面這個公式來進行計算的： ))1((*2 222 ???? zyxm （ 41） (5)最后，可以使用下面這個公式來計算 s和 t紋理坐標 ?? mxs ； （ 42） ?? myt ； （ 43） 加上 1／ 2的原因是為了使 s,t坐標的值處于 (0． 0， 1． 0)范圍內(nèi)。由于地形圖其實就是由高度值組成的柵格，那么可以創(chuàng)建一個二維頂點坐標陣列，柵格將沿著 x軸和 z軸分布，而 y軸則代表地形的高度。如果升高或者降低海平面，那么地球上的水的覆蓋面積就會增加或者減少，海平面要是比較 低，相應的就會有較多的陸地，而如果海平面較高的話，陸地就會較少，所以，如果將地球的陸地