【正文】 可說 VC 在 Windows 平臺無所不能。嚴格地說，渲染就是根據(jù)基于光學原理的光照模型計算物體可見面投影到觀察者眼中的光亮度大小和色彩的組成，并把它轉(zhuǎn)換成適合圖形顯示設備的顏色值，從而確定投影畫面上每一像素的顏色和光照效果，最終生成具有真實感的圖形?？梢暬夹g的應用大至高速飛行模擬，小至分子結(jié)構(gòu)的演示，無處不在。由于許多在計算機界具有領導地位的計算機公司紛紛采用 OpenGL作為 三維圖形應用程序設計界面， OpenGL 應用程序具有廣泛的移植性。 OpenGL 經(jīng)過對 GL的進一步發(fā)展，實現(xiàn)二維和三維的高級圖形技術 ，在性能上表現(xiàn)得異常優(yōu)越，它包括建模、變換、光線處理、色彩處理、動畫以及更先進的能力，如紋理影射、物體運動模糊等。與其他圖 形程序設計接口不同 ,OpenGL 提供了十分清晰明了的圖形函數(shù)，因此初學的程序設計員也能利用OpenGL的圖形處理能力和 1670萬種色彩的調(diào)色板很快地設計出三維圖形以及三維交互軟件。隨著計算機技術的繼續(xù)發(fā)展， GL已經(jīng)進一步發(fā)展成為 OpenGL,OpenGL 已被認為是高性能圖形和交互式視景處理的標準，目前包括 ATT 公司 UNIX 軟件實驗室、 IBM 公司、 DEC 公司、 SUN 公司、HP 公司、 Microsoft 公司和 SGI 公司在內(nèi) 的幾家在計算機市場占領導地位的大公司都采用了 OpenGL 圖形標準?？梢暬夹g賦予人們一種仿真的、三維的并且具有實時交互的能力，這樣人們可以在三維圖形 世界中用以前不可想象的手段來獲取信息或發(fā)揮自己創(chuàng)造性的思維。 通過在這次畢業(yè)設計，首先對計算機圖形學有了新的認識，計算機圖形學涵蓋的范圍很廣，其次對計算機圖形 學研究的一個領域虛擬現(xiàn)實的特點和應用前景作了進一步的介紹。 圖形圖像制作技術發(fā)展很快，在產(chǎn)品設計、動畫、場景漫游等領域都有廣泛的應用。開發(fā)者可以在多種硬件平臺及操作系統(tǒng)下很方便地利用 OpenGL 圖形庫，創(chuàng)建出具有照片質(zhì)量的、獨立于 窗口系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和硬件平臺的三維彩色圖形和動畫。為了方便這一轉(zhuǎn)換過程，避免不必要的重復勞動，人們 設計了各種各樣的輔助編程工具，并將它們打包以公共圖庫的形式加以推介。 9 致 謝 ............................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 圖像顯示產(chǎn)生鋸齒原因 ............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 3D photograph design。它已經(jīng)成為一個工業(yè)標準的計算機三維圖形 軟件開發(fā)接口，并廣泛應用于游戲開發(fā)、建筑、產(chǎn)品設計、醫(yī)學、地球科學、流體力學等領域。值得一提的是，雖然微軟有自己的三維編程開發(fā)工具 DirectX，但它也提供 OpenGL 圖形標準，因此， OpenGL 可以在計算機中廣泛應用。 Antialiasing。 相關的反走樣技術 ..................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 ................................. 錯誤 !未定義書簽。這些圖庫的一個共同特點是：都提供了一些標準的點、線、面、體的建模方法以及一些標準的圖形變換方法，甚至還提供一些外部圖形設備的訪問接口。本課題提出了在 MFC(Microsoft Foundation Class) 的框架下來實現(xiàn) MFC和 OpenGL 函數(shù)庫結(jié)合繪制圖形的方法，這種方法有效簡化了應用程序與操作系統(tǒng)之間的連接，也符合面向?qū)ο蟮某绦蛟O計思想，提高了接口的通用性。本文主要說明了在 VC++ 環(huán)境下如何使用 OpenGL 生成簡單的三維圖形，并對其進行消鋸齒處理。認識到虛擬現(xiàn)實技術在我們現(xiàn)實生活中的作用日益凸現(xiàn)，尤其在實現(xiàn)建筑仿真與漫游系統(tǒng)方面非常突出。機械工程師可以從二維平面圖中得以解放直接進入三維世界，從而很快得到自己設計的三維機械零件模型。值得一提的是 ,由于 Microsoft 公司在 Windows NT中提供 OpenGL 圖形標準， OpenGL 將在微機中廣泛應用，尤其是 OpenGL 三維圖形加速卡和微機圖形工作站的推出，人們可以在微機上實現(xiàn)三維圖形應用，如CAD 設計、仿真模擬、三維游戲等，從而更有機會、更方便地使用 OpenGL 及其應用軟件來建立自己的三維圖形世界。 OpenGL 強有力的圖形函數(shù)不要求開發(fā)者把三維物體模型的數(shù)據(jù)寫成固定的數(shù)據(jù)格式，這樣開發(fā)者不但可以直接使用自己的數(shù)據(jù) ,而且可以利用其他不同格式的數(shù)據(jù)源。 OpenGL 的這些能力為實現(xiàn)逼真的三維渲染效果、建立交互的三維景觀提供了優(yōu)秀的軟件工具。因此，OpenGL 已成為目前的三維圖形開發(fā)標準，是從事三維圖形開發(fā)工作的技術人員所必須掌握的開發(fā)工具。在互聯(lián)網(wǎng)時代，可視化與網(wǎng)絡技術結(jié)合使遠程可視化服務成為現(xiàn)實，可視區(qū)域網(wǎng)絡因此應運而生。真實感圖形是通過物體表面的顏色和明暗色調(diào)來表現(xiàn)的，它和物體表面的材料性質(zhì)、表面向視線方向輻射的光能有關，計算復雜，計算量很大。 VC 作為一個主流的開發(fā)平臺一直深受編程愛好者的喜愛，但是很多人卻對它的入門感到難于上青天，究其原因主要是大家對他錯誤的認識造成的，嚴格的來說 VC++不是門語言，雖然它和 C++之間有密切的關系 ,如果形 象點比喻的話，可以把 C++看作為一種“工業(yè)標準”，而 VC++則是某種操作系統(tǒng)平臺下的“廠商標準”，而“廠商標準”是在遵循“工業(yè)標準”的前提下擴展而來的。用 C++編寫的程序可讀性好，生成的代碼質(zhì)量高，運行效率僅比匯編語言慢 10%～ 20%。 C 提供的運算符分為常規(guī)運算和與硬件有關的運算兩部分： ? 常規(guī)運算符 —— 算術運算符、邏輯運算符、關系運算符等，這類運算符各種語言一般都具備； ? 與硬件有關的運算符 —— 位運算符、地址運算符等，這些運算符是 C所獨有的，體現(xiàn)出匯編語言的某些特征。 OpenGL 及其特點 OpenGL 是用于開發(fā)簡捷的交互式二維和三維圖形應用程序的最佳環(huán)境，任何高性能的圖形應用程序，從 3D 動畫、 CAD 輔助設計到可視化訪真，都可以利用 OpenGL 高質(zhì)量、高性能的特點。簡單地說， OpenGL 具有建模、變換、色彩處理、光線處理、紋理影射、圖像處理、動畫及物體運動模糊等功能： 建模： OpenGL 圖形庫除了提供基本的點、線、多邊形的繪制函數(shù)外，還提供了復雜的三維物體，如球、錐、多面體、茶壺以及復雜曲線和曲面（例如Bezier、 Nurbs 等曲線或曲面）的繪制函數(shù)。 位圖顯示和圖象增強： OpenGL 的圖象功能除了基本的拷貝和像素讀寫外，還提供融合（ Blending）、反走樣（ Antialiasing）和霧（ fog）的特殊圖象效果處理。 計算模型中所有物體的色彩，其中的色彩根據(jù)應用要求來確定，同時確定光照條件、紋理粘貼方式等。對它的細膩的真實感到驚訝，于是，決心實現(xiàn)其中的某些功能。pfd)。 glRotatef(m_xRot,)。 glTexCoord2f(1,0)。 對于圓 球體的構(gòu)造，利用 C++語言的特點，構(gòu)造一個 DrawPla 函數(shù)，其中，參數(shù)傳入 Pla 對象。 glTranslatef(, ,)。 //是否啟用紋理 gluSphere(q, , , )。用離散的像素來表示連續(xù)的圖形時會出現(xiàn)失真，也就稱為走樣，如圖 所示 。當這些狹小的圖形進行運動時，覆蓋像素中心時被顯示出來，不覆蓋像素中心時不被顯示出來。這種反走 樣方法是以 4倍的存儲器代價和掃描轉(zhuǎn)換時間獲得的。由于像素中可供選擇的子像素最大數(shù)目是 4，因此，該例中提供的亮度等級數(shù)是 5。由于接近像素區(qū)域中心的子像素在決定像素的顏色亮度值中發(fā)揮著重要的作用，因此過取樣的另一種算法采用了加權(quán)平均的方法來計算顯示像素的顏色亮度值。重疊面積大的像素黑一點，重疊面積小的像素白一點。 上面的計算十分的麻煩，為了簡化計算，可以采用下面的離散方法： (圖 ) （ 1）將屏幕像素分割成 n個更小的子像素； （ 2）計算中心點落在直線內(nèi)的子像素的個數(shù)，記為 k； （ 3） k/n 為線段與像素相交區(qū)域的近似值； 19 圖 n=16， k=3，近似面積為 3/16 綜上所述，非加權(quán)區(qū)域采樣方法具有下面三條性質(zhì)： （ 1）直線對一個像素亮度的貢獻與兩者相交區(qū)域的面積成正比，從而和直線與像素中心點的距離成反比。 加 權(quán)區(qū)域取樣方法的具體步驟如下： （ 1）求直線段與過濾器底面的重疊區(qū)域 S’。該值乘以像素的最大灰度值即為像素的顯示灰度值。如圖 所示。 圖 跨騎著直線的像素對 圖 亮度設置 跨騎直線的像素對中，兩個像素的亮度應該都是 1,中心點的亮度就是理想直線的亮度。因此 ,當整條直線向右移動 , xgap 將變小 ,使得這個像素對平滑的變暗，按照這個方法可以畫出兩個端點。而對第（ 2），（ 3），（ 4）類直線，只要在反走樣掃描轉(zhuǎn)換時通過簡單地交換 x和 y，或改變其增量的符號就可變換到第（ 1）類的反走樣直線。 圓反走樣算法 算法思想 圓反走樣算法只需考慮圓心位于坐標原點的圓弧反走樣，對于圓心為任意點的圓弧，可以先將其平移到原點，然后反走樣，再平移到原來的位置上。課題所涉及 Redraw 函數(shù)的核心部分是累積循環(huán)： Int i。 26 /* Draw the objects */ glPushMatrix()。 glRotatef(, , , )。 GLfloat jitter [4][2] = { { , }, { , }, { , }, { , } } 。因此只要知道圓弧上的一點（ x， y）就可以得到它的七個對稱點，也稱為圓的八對稱性。記 m 為 dy， dx 的最大公約數(shù)，即 m=gdc（ dx， dy），則存在互質(zhì)的正整數(shù) p和 q，使得 k=dxdy =pqpm qm ???， 0〈 q〈 p。 WU反走樣算法思路清晰，速度也比較快，而且采用了像素的灰度處理，在反走樣兩像素寬度的直線效果上還好，因此在計算機圖形學中得到了廣泛應用。也就是說越靠近直線的像素應該越亮。 WU 像素具有兩個屬性： 繪制的所有像素的亮度的總和等于原始的粒子的亮度。例如，我們將屏幕像素劃分為 n=3*3=9 個子像素，加權(quán)表可取作 3）簡單區(qū)域取樣算法的實現(xiàn) 有些反走樣方法把像 素當作是數(shù)學上的一個點，像素顏色是由對應于像素中心的圖形中一點的顏色決定的；而區(qū)域取樣認為像素不是一個點，而是一個有面積的區(qū)域 ,因此我們在區(qū)域取樣時要計算直線段與像素相交區(qū)域的面積 ,然后根據(jù)相交區(qū)域面積來確定像素的亮度值。 ),(S dSyxf 的值，其中 f（ x， y）是過濾函數(shù)， S是過濾器的底面，且有 ?39。 （ 2）當直線和一個像素不相交時，它對該像素的亮度沒有影響。圖 是待顯示的直線段，圖 是采用簡單區(qū)域取樣方法繪制的結(jié)果。 區(qū)域取樣 1）簡單的區(qū)域取樣 直線段掃描轉(zhuǎn)換算法均假定像素是數(shù)學上的一個點，像素顏色是由對應于像素中心的圖形中一點的顏色決定的；并且直線 段是數(shù)學上抽象的直線段，它的寬度是 0。通過這個方法為圖中的每個像素設定不同的灰度值，可以使顯示出來的直線看起來平滑一些，達到減少走樣現(xiàn)象。但是它的思想給我們以后的反走樣方法一定的啟示。 為了提高圖形的顯示質(zhì)量，需要減少或消除上述走樣現(xiàn)象。當我們要畫一條直線時，它通常不可能完全精確地從一個可編址的像素點畫一條直線到另一個可編址的像素點，只可能用盡可能靠近這條直線路徑的像素點集來近似地表示這條直線。 glPopMatrix()。 //設置旋轉(zhuǎn) glRotatef(,)。 glPushMatrix 把當前的矩陣拷貝到棧中。 glVertex3f( , ,)。 glRotatef(m_zRot,)。 PFD_NEED_PALETTE) SetLogicalPalette()。 系統(tǒng)初始化 在 InitializeOpenGL()中會創(chuàng)建一個設備上下文 (DC)，為這個 DC 選擇一個像素格式，創(chuàng)建和這個 DC相關的繪制上下文（ RC） ,然后選擇這個 會調(diào)用 SetupPixelFormat()來建立像素格式，調(diào)用 SetLogicalPalette()設置邏輯調(diào)色板。 軟硬件需求 ? 操作系統(tǒng)： Windows 7/Windows xp/ Windows 20xx。 雙緩存動畫（ Double Buffering）： OpenGL 使用了前臺緩存和后臺緩存交替顯示場景（ Scene）技術，簡而言之，后臺緩存計算場景、生成畫面，前臺緩存顯示后臺緩存已畫好的畫面?；咀儞Q有平移