【正文】 i 4。 24 5 1 0 1 551 01 5 圖 分段掃描示意圖 設計思想 2 若反走樣直線段 l掃描轉換生成的像素序列為 {（ xi， yi） |i=0， 1， 2，?，n},則該序列的 y 坐標值關于線段 l 的中點對稱 ,即 yni=ynyi+y0(i=0,1,2,?，[n/2])?？梢钥吹街本€的一個 端點 ,用紅色的點來表示，藍色的點表示像素的中心點。然后計算出相交區(qū)域的面積就可以得到每個像素的亮度，從而達到反走樣直線，而且反走樣的效果也十分的好。對于相同面積的相交區(qū)域，當它距離像素中心近時，它對像素亮度的貢獻大，當它距離像素中心遠時，對像素亮度貢獻小。算法中所假定的條件和實際情況之間的差距是造成走樣的原因之一。該技術是把顯示器看成是比實際更細的網(wǎng)格來增加取樣率，然后根據(jù)這種更細的網(wǎng)格使用取樣點來確定每個屏幕像素合 適的亮度等級。 圖 圖形細節(jié)失真 在光柵顯示器上顯示如圖 (a)所示的細長矩形時，出現(xiàn)了圖形細節(jié)失真，其結果如圖 (b)所示，原細長的矩形被顯示成了加寬的矩形。 //二次曲面的定義 gluQuadricDrawStyle(q, GLU_FILL)。 13 glEnd()。其中前兩個物體的構造比較簡單。 程序的具體實現(xiàn)框架如圖 所示 圖 程序流程圖 應用實例的實現(xiàn)包括以下幾個步驟：程序 初始化，形體建模，色彩渲染，應是 否 開始 創(chuàng)建 opengl顯示 CreateWindowGL() 注冊窗口類 RegisterWindowcals() 初始化 opengl 繪制程序 initialize() 循環(huán)更新顯示并等待消息 消息是否退出 退出前的掃尾工作 Deinitialize() 銷毀窗口 DestroyWindowGL() 注銷窗口 Unregister() WinMain() 應用程序入口 返回 0 結束 11 用動畫。材 質是用光反射率來表示。 C++包含了整個 C，因此也繼承了 C 的全部特征和 優(yōu)點，同時添加了對 OOP 的完全支持。它支持過程化程序設計、數(shù)據(jù)抽象、面向對象程序設計、制作圖標等等泛型程序設計等多種程序設計風格。渲染是把 幾何圖元描繪成圖形或圖像。所以在網(wǎng)絡系統(tǒng)中，OpenGL在 X窗口、 Windows或其它窗口系統(tǒng)下都可以以一個獨立的圖形窗口出現(xiàn)。 OpenGL 提供直觀的三維圖形開發(fā)環(huán)境 OpenGL 實際上是一種圖形與硬件的接口?？梢暬夹g使人能夠在三維圖形世界中直接對具有形體的信息進行操作，和計算機直接交流。 80 年代末、 90 年代初國際和國內形成對虛擬現(xiàn)實的熱潮，為人們帶來了一個絢麗多彩的虛擬的計算機視覺世界。 隨著計算機軟硬件技術的不斷進步，人們發(fā)現(xiàn)復雜的數(shù)據(jù)結構以可視的形式加以表達更容易為人們所理解。 OpenGL 成為目前三維圖形開發(fā)標準 ............ 錯誤 !未定義書簽。 通過這種技術，建筑工程師可以直接設計出美觀的樓房模型；軍事指揮員可以模擬戰(zhàn)場進行軍事推演，網(wǎng)民可以足不出戶游覽故宮博物館等名勝古跡等。 ABSTRACT................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 附錄 .............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。為了適應未來信息 的需要，必須提高人與信息社會的接口能力，提高人們對信息的理解能力。 3 目前國內外相關研究和發(fā)展趨向 可視化是計算機程序設計的發(fā)展趨勢 我們生活在一個充滿三維物體的三維世界中，為了使計算機能精確地再現(xiàn)這些物體，我們必須能在三維空間描繪這些物體。虛擬現(xiàn)實（簡稱 VR），又稱 靈境技術 ，是以沉浸性、交互性和構想性為基本特征的計算機高級人機界面。許多計算機公司已經(jīng)把 OpenGL 集成到各種窗口和操作系統(tǒng)中，其中操作系統(tǒng)包括 UNIX、 Windows NT、 DOS 等，窗口系統(tǒng)有 X 窗口、Windows 等。它的核心技術是可視化服務器硬件和軟件。 系統(tǒng)在 Windows XP/7 系統(tǒng)下均可運行，計算機只需安裝 VC++，并在相應文檔中添加 OpenGL 函數(shù)庫相關頭文件及動態(tài)鏈接文件即可。 C編譯系統(tǒng)生成的目標代碼質量高，程序執(zhí)行效率高?；咀儞Q有平移、 8 旋轉、變比、鏡像四種變換，投影變換有平行投影（又稱正射投影）和透視投影兩種變換。 軟硬件需求 ? 操作系統(tǒng)： Windows 7/Windows xp/ Windows 20xx。 PFD_NEED_PALETTE) SetLogicalPalette()。 glVertex3f( , ,)。 //設置旋轉 glRotatef(,)。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。但是它的思想給我們以后的反走樣方法一定的啟示。 區(qū)域取樣 1）簡單的區(qū)域取樣 直線段掃描轉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。 （ 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。例如，我們將屏幕像素劃分為 n=3*3=9 個子像素，加權表可取作 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。也就是說越靠近直線的像素應該越亮。記 m 為 dy， dx 的最大公約數(shù)，即 m=gdc（ dx， dy），則存在互質的正整數(shù) p和 q，使得 k=dxdy =pqpm qm ???， 0〈 q〈 p。 GLfloat jitter [4][2] = { { , }, { , }, { , }, { , } } 。 26 /* Draw the objects */ glPushMatrix()。 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。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。如圖 所示。 加 權區(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’。重疊面積大的像素黑一點，重疊面積小的像素白一點。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。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。 //是否啟用紋理 gluSphere(q, , , )。 對于圓 球體的構造，利用 C++語言的特點，構造一個 DrawPla 函數(shù)，其中，參數(shù)傳入 Pla 對象。 glRotatef(m_xRot,)。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。 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。 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 高質量、高性能的特點。用 C++編寫的程序可讀性好，生成的代碼質量高，運行效率僅比匯編語言慢 10%～ 20%。真實感圖形是通過物體表面的顏色和明暗色調來表現(xiàn)的，它和物體表面的材料性質、表面向視線方向輻射的光能有關，計算復雜，計算量很大。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。 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。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。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。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。 相關的反走樣技術 ..................................................................... 錯誤 !未定義書簽。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。 3D photograph design。 9 致 謝 ............................................................................ 錯誤 !未定義書簽。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。 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。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 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。 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?？梢暬夹g的應用大至高速飛行模擬，小至分子結構的演示，無處不在。 VC基于 C， C++語言，主要由是 MFC 組成，是與系統(tǒng)聯(lián)系非常緊密的編程工具，它兼有高級，和低級語言的雙重性，功能強大，靈活，執(zhí)行效率高，幾乎可說 VC 在 Windows 平臺無所不能。 運算符豐富、齊全，運算能力強。 由于微軟在 Windows 中包含了 OpenGL，所以 OpenGL 可以與 Visual C++緊密接合，簡單快捷地實現(xiàn)有關計算和圖形算法，并保證算法的正確性和可靠性。 把景物模型放在三維空間中的合適的位置，并且設置視點（ viewpoint）以觀察所感興趣的景觀。//選擇像素格式 ::SetPixelFormat(m_pDCGetSafeHdc(), pixelformat, amp。 glVertex3f(,)。 void CDifferentView::DrawPla(Pla pla) { glPushMatrix()。 但光柵顯示器也有它的缺陷，圖形信號是連續(xù)的，而光柵顯示系統(tǒng)中用來表示圖形的卻是一個個離散的像素。假設把顯示器分辨率提高一倍，直線經(jīng)過兩倍的象素，鋸齒也增加一倍，但同時每個階梯的寬度也減小了一倍，所以顯示出的直線段看起來就平直光滑了 16 一些。 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 圖 另一種過取樣方式圖 圖 加權模板 3）過取樣算法 過取樣的一種簡單方法 就是在較高的分辨率下進行計算，掃描轉換求得各子像素的顏色亮度，然后對子像素的顏色亮度進行平均，得到較低分辨率下的像素顏色亮度。 （ a） （ b） （ c） 圖 直線段與像素相交的三種情況 在圖 （ a）中， 假設三角形 x 方向上的邊長為 D，則 y方向上的邊長為mD，從而三角形的面積為 221 2mDmDD ?? . 在圖 （ b）中，假設梯形