【導(dǎo)讀】式的游戲娛樂(lè)、大型的工程漫游、城市規(guī)劃等。尤其是在軍事方面關(guān)于武器研制和飛。文章使用紋理貼圖的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)天空和地面的模擬，用多邊形組成。了飛機(jī)，使用鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)的操作，同時(shí)添加了霧以及光照來(lái)增加場(chǎng)景的真實(shí)感。程序的運(yùn)行結(jié)果比較符合預(yù)期要求，對(duì)實(shí)際操縱有一定的借鑒意義。維游戲設(shè)計(jì)及其他領(lǐng)域。

　　

【正文】 草地的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)為一個(gè)二維的 265*265 的點(diǎn)數(shù)組，數(shù)組中的點(diǎn)代表了x方向上的 255 個(gè)四邊形和 y 方向上的 255 個(gè)四邊形，在程序中，為這些四邊形指定紋理坐標(biāo)，從而使草地的紋理能正確的被顯示 出來(lái) .在本文中，繪制地面的過(guò)程如下： 繪制完成后的地面總體模型如下： 圖 46 三角帶法生成的地面 23 地面中的水 為了完成這部分的內(nèi)容，我們來(lái) 想象一下水在自然界中是什么樣子的，海平面的定義就是地球上海洋的平均高度。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(huì)增加或者減少，海平面要是比較低，相應(yīng)的就會(huì)有較多的陸地，而如果海平面較高的話，陸地就會(huì)較少，所以，如果將地球的陸地看成高程地形，那么就可以知道該如何處理水了。 我們將在場(chǎng)景中定義一個(gè)高度，以此作為其中水的海平面，可以是使用一個(gè)if語(yǔ)句進(jìn)行判斷，假如某處的高度大于給定的高度值，則這塊地域無(wú)水，假如某塊的高度小于給定高度值，則這塊地域顯示水。 本文中的海平 面是一個(gè)單一的多邊形，他被賦予透明的白色，以此來(lái)表示水。然后再將一個(gè)水的紋理應(yīng)用到此多邊形，使得場(chǎng)景更加具有真實(shí)感。水的繪制過(guò)程中，首先繪制一個(gè)一組相連接的三角形組成的邊帶，在繪制過(guò)程中，順便為每個(gè)頂點(diǎn)指定紋理坐標(biāo)： 然后將水的紋理圖貼上去，地面中添加水以后的效果如下： 圖 47 場(chǎng)景中的水 24 飛行器的構(gòu)建 飛機(jī)模型的構(gòu)成方法有許多種，比較常見(jiàn)的兩種就是：一是用基本的圖形組合成一架飛機(jī)的大概框架，然后在上面貼上飛機(jī)紋理，模擬出真實(shí)的飛機(jī)；二是利用 3DMAX 生成的現(xiàn)成的飛機(jī)模型，本文中，我們使用多個(gè)三角形來(lái)生成飛行器，具體來(lái)說(shuō)就是使用多個(gè)三角形作為飛機(jī)的主體，在組建飛機(jī)的過(guò)程中，定義了一個(gè)三角形的類(lèi)，每個(gè)三角形都具有法線，紋理坐標(biāo)以及頂點(diǎn)，然后將每個(gè)三角形的繪制放在一個(gè)顯示列表中，通過(guò)調(diào)用顯示列表，對(duì)這些基本圖形的放大和縮小，位置移動(dòng)和角度旋轉(zhuǎn)，然后調(diào)用畫(huà)圖函數(shù)將其組建在一起，就可以形成最后的飛機(jī)模型。 接下來(lái)，由于飛機(jī)是清一色的白色，不能達(dá)到真正模擬真實(shí)飛機(jī)的效果，因此我們必須使用紋理貼圖來(lái)實(shí)現(xiàn)效果，由于在繪制三角形的過(guò)程中，為每個(gè)三角形都定義了紋理 坐標(biāo)，所以只需要將飛機(jī)外表圖片文件讀到內(nèi)存中，然后利用紋理貼圖的一些函數(shù)將飛機(jī)紋理貼到生成的飛機(jī)模型上，這樣就可以構(gòu)造出真實(shí)的飛機(jī)，飛行器模型如下圖： 正面： 圖 48 飛機(jī)的正面 反面： 25 圖 49 飛機(jī)的反面 材質(zhì)屬性的設(shè)置 對(duì)飛行器的出來(lái)還包括為其設(shè)置材料屬性，這些屬性決定了飛機(jī)材質(zhì)反射相應(yīng)的光分量的程度， OpenGL 根據(jù)材質(zhì)對(duì)紅綠藍(lán)光的反射來(lái)近似模擬材質(zhì)顏色。材質(zhì)也三個(gè)和光一樣的顏色屬性：環(huán)境光，散射光以及鏡面反射光。它的設(shè)置和光照的設(shè)置差不多，只不過(guò)不是同一個(gè)函數(shù)而已，設(shè)置材質(zhì)屬性的函數(shù)像下面這樣： 其中 face 指定了此材質(zhì)如何應(yīng)用到物體的多邊形，可以是前面，外面等，pname 通知 OpenGL 將要設(shè)置材質(zhì)的哪一個(gè)屬性，這個(gè)屬性和光照的完全一樣，最后這個(gè)參數(shù)可以是標(biāo)量，也可以是數(shù)組，這個(gè)要根據(jù)函數(shù)本身的名字來(lái)定。 飛行器漫游 在計(jì)算機(jī) 3D 圖形處理技術(shù)中，在計(jì)算機(jī)屏幕上觀看圖形時(shí)，設(shè)定的觀察點(diǎn)默認(rèn)是（ 0,0,0），在 OpenGL 中，飛機(jī)飛行過(guò)程中的各種變換，如翻轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向等都是依靠 glRotatef()和 glTranslatef()來(lái)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)于我們觀察飛行場(chǎng)景的視點(diǎn)，也就是可以產(chǎn)生在場(chǎng)景中漫游效果則是利用 glLookAt()函數(shù)來(lái)完成的，它們的主要作用是可以改變我們?cè)?OpenGL 中的觀察點(diǎn)，這個(gè)觀察點(diǎn)就好像是我們的眼睛，也好像是我們平時(shí)所用的攝像機(jī)，飛機(jī)向前飛行，看到前面的景物越來(lái)越近，兩邊的景物在向后退，這就是我們的觀察點(diǎn)在場(chǎng)景中位置改變的結(jié)果。 在飛機(jī)的漫游過(guò)程中，會(huì)涉及到許多矢量數(shù)據(jù)，矢量數(shù)據(jù)在飛機(jī)的旋轉(zhuǎn)，視 26 點(diǎn)的控制過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，具體來(lái)說(shuō)就是飛機(jī)在向左向右旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中飛機(jī)會(huì)有右側(cè)身的效果，這時(shí)就要調(diào)用函數(shù) glRotate(r,x,y,z)來(lái)產(chǎn)生這一效果。同樣的還有在控制視點(diǎn)的過(guò)程中也會(huì)用到矢量運(yùn)算，在本論文中，飛機(jī)默認(rèn)是一直向前飛行，此時(shí)就會(huì)利用漫游原理，在不進(jìn)行任何其他的操作時(shí)，飛機(jī)是沿著（ 0，0， z）一直向前飛行，此時(shí)對(duì)于視點(diǎn)的控制就會(huì)利用 gllookat()函數(shù)，此函數(shù)包括視點(diǎn)，視點(diǎn)方向，以及向上的向量，通過(guò)在程序中設(shè)定相應(yīng)的變量值，就可以實(shí)現(xiàn)這些效果。 在本文中，將視點(diǎn)的位置設(shè)在飛機(jī)上，視點(diǎn)將隨飛機(jī)的移動(dòng)而移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，飛機(jī)的方向是由俯仰，偏動(dòng)還側(cè)偏來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是相當(dāng)于飛機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，相應(yīng)的程序如下： 然后設(shè)定鍵盤(pán)，通過(guò)鍵盤(pán)控制飛機(jī)的飛行狀態(tài)，完成后我們就可以使用鍵盤(pán)是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的左右上下的飛行狀態(tài)。它的基本流程如下： 圖 410 控制流程圖 27 飛行器的控制 交互式應(yīng)用程序富有成效的和激動(dòng)人心的性質(zhì)之一就是用戶可以用人類(lèi)自然的動(dòng)作（如用鼠 標(biāo)指示和單擊鼠標(biāo)，按下鍵盤(pán)的不同的按鍵等）來(lái)控制程序的流程，按下鍵盤(pán)時(shí)，對(duì)于每個(gè)鍵對(duì)于應(yīng)用程序都是有用的，需要被恰當(dāng)?shù)奶幚?。?dāng)我們按下一個(gè)按鍵的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相關(guān)事件，在程序中為每一個(gè)相關(guān)事件設(shè)置一個(gè)回調(diào)函數(shù)來(lái)處理這個(gè)事件。 在本文中，是通過(guò)鍵盤(pán)對(duì)飛機(jī)進(jìn)行控制，對(duì)鍵盤(pán)的處理有很多中方法，本文是采用一個(gè)數(shù)組，數(shù)組存儲(chǔ)了鍵盤(pán)的 ASCII 值，當(dāng)某一按鍵按下時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)按鍵事件，并放入到消息隊(duì)列中，程序中的回調(diào)函數(shù)處理這類(lèi)事件，使它產(chǎn)生程序設(shè)計(jì)的功能。這樣我們就可以簡(jiǎn)單方便的操作鍵盤(pán)，在文中主要運(yùn)用了一下幾 個(gè)按鍵，方向鍵上下左右分別控制飛機(jī)的上下左右飛行，具體實(shí)現(xiàn)如下： if(nChar==VK_UP) { pitch = 15 / (ABS(Speed)+1)。 } if(nChar==VK_DOWN) { pitch += 15 / (ABS(Speed)+1)。 } if(nChar==VK_LEFT) { zprot += 5/(ABS(Speed)+1)。 Throttle*=.99。 } if(nChar==VK_RIGHT) { zprot = 5/(ABS(Speed)+1)。 Throttle*=.99。//減速 } 不進(jìn)行任何按鍵的操作情況下，飛機(jī)沿 z軸方向始終直線飛行，具體的控制使用 OpenGL中的平移變換來(lái)進(jìn)行，具體來(lái)說(shuō)就是調(diào)用 OpenGL中的 glTranslate()來(lái)實(shí)現(xiàn)，在文中具體的 控制如下： 28 glMtrixMode(GL_MODELVIEM)。 glLoadIdentity()。 glTranstratef(,_throttle)。 Drawplane()。 同時(shí)，飛機(jī)可以實(shí)現(xiàn)加速和減速，飛機(jī)的加速和減速實(shí)際上就是向前移動(dòng)時(shí)的位置增量，位置增量增加，向前速度加快，位置增量減少，向前速度減慢，具體是通過(guò)控制飛機(jī)的加減速因子來(lái)實(shí)現(xiàn)的，就是調(diào)用一個(gè)簡(jiǎn)單的 if 語(yǔ)句來(lái)進(jìn)行控制： If(nchar=VK_UP) Throttle*=.99 Speed=speed*4。減速時(shí)同樣如此。 飛機(jī)左右旋轉(zhuǎn)的效果是通過(guò)飛機(jī)圍繞 y 軸旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為了表現(xiàn)飛機(jī)左右旋轉(zhuǎn)時(shí)的效果，文中用左右鍵控制飛機(jī)的向左飛或者向右飛，假如→方向鍵按下時(shí)，飛機(jī)向右沿弧線飛行，通過(guò)計(jì)算 圖 411 方向點(diǎn)的移動(dòng) 則方位角用下面的方法計(jì)算： g_angel=angle+speed(每次的增量 )。 Rad_xz=float(*g_angle/)（弧度 =PI*度 /180） 。 相應(yīng)的視點(diǎn)的角度變化為： g_eye[2]+=sin(rad_xz)*speed。 g_eye[0]+=cos(rad_xz)*speed。 同時(shí)目標(biāo)點(diǎn)的角度的變化為： 29 g_look[0]=g_look[0]+cos(rad_xz)。目標(biāo)點(diǎn) x分量； g_look[2]=g_look[2]+cos(rad_xz)。目標(biāo)點(diǎn) z分量； g_look[1]=g_eye[1]+g_elev/100。目標(biāo)點(diǎn) y分量； 最后調(diào)用函數(shù) glulookAt（視點(diǎn)，目標(biāo)點(diǎn)，視點(diǎn)方向 )實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器的控制。 同理，假如←按下時(shí)，方向角亦可以用上面的方法計(jì)算； 對(duì)于仰俯角的處理，仰俯角是飛機(jī)繞 x軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的結(jié)果。假如↑鍵按下時(shí)，用下面的方法計(jì)算仰角： g_elev(仰角 )+=speed； 然后調(diào)用 glrotate(g_elev,)就可以產(chǎn)生飛機(jī)向上飛行的效果。俯角的計(jì)算方法亦如此。 同時(shí)，視點(diǎn)也應(yīng)該有一個(gè)相應(yīng)的范圍，也就是說(shuō)在引入了地面后，我們的飛行范圍就有一個(gè)限制，否則給人一種感覺(jué)好像是走進(jìn)了萬(wàn)丈深淵，所以我們加入了邊界限制， 具體如下： 1)視點(diǎn)的 x分量小于負(fù)邊界值時(shí)，就讓它等于負(fù)邊界值； 2)視點(diǎn)的 z分 量小于負(fù)邊界值時(shí)，就讓它等于負(fù)邊界值； 3)視點(diǎn)的 x分量大于正邊界值時(shí)，就讓它等于邊界值； 4)視點(diǎn)的 z分量大于正邊界值時(shí)，就讓它等于正邊界值； 5)仰俯角大于 100時(shí)，就讓它等于 100； 6)仰俯角小于負(fù) 100時(shí)，就讓它等于負(fù) 100； 在向左向右的飛行過(guò)程中，為了增加飛機(jī)飛行過(guò)程中的真實(shí)感，可以添加飛機(jī)的傾斜這一效果，飛機(jī)傾斜的控制是通過(guò)讓飛機(jī)繞 z軸旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的。在本文中，飛機(jī)向右飛行時(shí)，通過(guò)計(jì)算視點(diǎn)的變化，可以在確定一條類(lèi)似飛機(jī)飛行軌跡的矢量，調(diào)用 glRotatef(r,x,y,z)（其中 r代表飛機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度）來(lái)表現(xiàn)飛機(jī)傾斜的狀態(tài)，同時(shí)要添 加傾斜的最大限度，在文中設(shè)置為傾斜角度 r的范圍為（ 0， 60）。這樣做后，在飛機(jī)向右飛行過(guò)程中，同時(shí)可以看到飛機(jī)自身傾斜的狀態(tài)，增加了逼真度。 飛行器的尾焰 飛機(jī)尾部的火焰，這個(gè)火焰也稱(chēng)為粒子系統(tǒng)，它是多個(gè)獨(dú)立元素或粒子的一個(gè)集合，每個(gè)粒子都有其獨(dú)立的屬性，比如速度，顏色和生命周期等，通過(guò)巧妙的使用紋理和其他性能，粒子系統(tǒng)就可以被用于創(chuàng)建其類(lèi)似飛機(jī)尾部火焰這種效果，同時(shí)在本文中，飛機(jī)火焰還增加了透明的效果，看起來(lái)更加真實(shí)。 產(chǎn)生顏色混合效果是利用下面這兩個(gè)函數(shù)： glEnable(GL_BLEND)。 glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE)。 其中第一個(gè)函數(shù)是告訴 OpenGL啟用混合，也就是通知 OpenGL要將傳入圖元的顏色和幀緩存中已有的顏色合并，然后再將其結(jié)果存回到幀緩存中區(qū)。第二個(gè)函數(shù) glBlendFunc的功能是為場(chǎng)景產(chǎn)生透明這樣的視覺(jué)效果，利用透明我們可以 30 模擬水，霧等可以看穿的物體，在這個(gè)函數(shù)中，使用兩種不同的方法來(lái)選擇源混合因子和目標(biāo)混合因子。第一個(gè)混合因子代表源 RGBA， 第二個(gè)混合因子代表目標(biāo) RGBA，這里的 GL_ONE指的 是使用目標(biāo)的當(dāng)前顏色， GL_SRC_ALPHA代表將源的顏色與源的 alpha值相乘；具體到本文中指的就是參數(shù) glow,GL_ONE代表使用目標(biāo)的當(dāng)前顏色；源指的是傳入的圖元，目標(biāo)指的是當(dāng)前幀緩存中的像素。 粒子系統(tǒng)的構(gòu)建的流程如下： 圖 412 粒子系統(tǒng)的構(gòu)建過(guò)程 首先是產(chǎn)生一個(gè)類(lèi)似飛機(jī)尾部火焰形狀的立體圖形，然后為其增加粒子，每一個(gè)粒子本身是一個(gè)四邊形或者兩個(gè)三角形，其上被進(jìn)行了紋理映射，通常還運(yùn)用了一定程度的 alpha混合，因此在火焰裝置中，每個(gè)火焰粒子都是經(jīng)過(guò)紋理貼圖后的結(jié)果，在本文中的最終實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下： 圖 413 飛機(jī)的火焰 31 場(chǎng)景中的光照 光照的屬性 在對(duì)光照的處理過(guò)程中，首先要處理一些屬性數(shù)據(jù)，比如光的位置，光的類(lèi)型，光的顏色，光的方向，材質(zhì)的定義等；在 OpenGL中是利用 gllight*()函數(shù)來(lái)定義這些屬性的，它的原型如下所示： Void gllightfv(GLenum light,GLenum pname,TYPE *param) 光照函數(shù)的三個(gè)參數(shù)表明了你要?jiǎng)?chuàng)建什么類(lèi)型的光，所要?jiǎng)?chuàng)建光的屬性以及此屬性的值。 Light 指定了你要對(duì)哪種類(lèi)型的光照進(jìn)行設(shè)置， pname指定了所要設(shè)置的光的哪一種屬性，最后一個(gè)參數(shù) *pname指定了這個(gè)屬性的值； 下來(lái)一個(gè)就是光照的位置，光照的位置一般是一個(gè)四值的矢量 （ x,y,z,w），如果 w的值為 0的話，那么這個(gè)矢量就定義了光照射過(guò)來(lái)的方向，這種光源也稱(chēng)為定向光源，假如 w的值不為 0，那么所定義的這個(gè)光源被稱(chēng)為定點(diǎn)光源。在本文