【正文】 到 20 世紀 50年代末期，林肯實驗室在計算機上開發(fā)的 SAGE 空中防御系統(tǒng)，第一次使用了具有指揮和控制功能的 CRT 顯示器，與此同時，類似的技術(shù)再設(shè)計和生產(chǎn)過程中也陸續(xù)得到了應用，它預示著交互式計算機圖形學的誕生。在整個 20 世紀 50年代，只有電子管計算機 ，用機器語言編程，而為這些計算機配置的圖形設(shè)備也僅具有輸出功能。 4 大型數(shù)據(jù)圖形化顯示技術(shù)的發(fā)展和應用 計算機圖形 學 的發(fā)展 計算機圖形學被 國際標準化組織（ ISO） 定義為 是研究通過計算機將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形，并在專門顯示設(shè)備上顯示的原理、方法和技術(shù) 。它描述了一個黃色的草垛（如圖 ） 。 1. 場景造型 ? 采用數(shù)學方法建立三維場景的幾何描述并輸入到計算機 2. 取景變換、透視投影 ? 將三維幾何描述轉(zhuǎn)換為二維透視圖的內(nèi)容 3. 視域裁剪、消除隱藏面 ? 確定景物中的所以可見面 ,將視域之外或其它景物遮擋的不可見面消除 4. 繪制真實感圖形 ? 根據(jù)一定的光照模型和光強度計算 ,將其轉(zhuǎn)換為適合圖形設(shè)備的顏色值 ,生成投影畫面上每個像素的光強度 ,讓觀察者產(chǎn)生身臨其境的感覺 椅子 的簡圖 例如： 椅子的設(shè)計如下： 為了便于理解給出椅子的簡圖 ? 先設(shè)計座位部分，為一 Box 節(jié)點 ? 設(shè)計椅子的腿和靠背都是長方體，代碼和座位部分類似， 相關(guān)代碼 就不詳細列出了 ? 設(shè)計椅子的兩個扶手，扶手是由三個長方體組合成的，所采用的節(jié)點為Box。域值類型為 SFFloat 類型，球體的半徑由域 radius 的域值確定， radius 的默認域值 為 個單位。 size 域的域值類型為 SFVec3f 類型， size 域值為長方體的長、寬、高的大小，通過改變長、寬、高的大小可以創(chuàng)建不同的長方體，如果長、寬、高的大小相同，則該長方體是立方體。即允許空白，不賦任何值。 例： SFFloat 和 MFFloat 一個 SFFloat 域含有一個 ANSIC 格式的單精度浮點數(shù)。單值類型的命名以“ SF”開頭，只包含單一的值，像一個數(shù)字、一種顏色、一個向量等。 Group 節(jié)點是將基本造型節(jié)點組織在一起，編成一組中的多個節(jié)點將相互交迭 ,從而創(chuàng)建復雜的空間造型，編組后的節(jié)點可以作 為一個單獨的對象來進行各種操作，包括和其他的對象一起編成一個新的組。 geometry域值是一個定義空間造型幾何尺寸大小的造型節(jié)點，它包括 Box、 Cylinder、Cone、 Sphere 等基本的幾何節(jié)點 。 外形節(jié)點 Shape 在創(chuàng)建一個造型時，必須使用 Shape 節(jié)點，它有兩個域，分別為 appearance域和 geometry 域。 4. 路由 。 2. 域和域值 域定義節(jié)點的屬性，域值是對屬性的具體描述。當然也可以在虛擬空間中添加聲音、動畫，使之更加生動，更接近現(xiàn)實。該語言就是通過創(chuàng)建一個虛擬場景以達到現(xiàn)實中的效果。 這個例子 把 OpenGL 的優(yōu)勢體現(xiàn)了出來，OpenGL 數(shù)據(jù)包 為簡化我們數(shù)據(jù)圖形化的操作提供了一些現(xiàn)成的資源。 OpenGL 提供兩種投影變換：平行投影（正射 投影）、透視投影。 ?? glPopMatrix()。 glRotatef(xRot, , , )。 return 0。 SetupRC()。 glutAddMenuEntry(改變繞法 ,9)。 glutAddSubMenu(多邊形模式 , nModeMenu)。 glutAddMenuEntry(光滑明暗模式 ,8)。 //增加一個子菜單 nColorMenu = glutCreateMenu(ProcessMenu)。 glutAddMenuEntry(反面線框模型 ,5)。 glutAddMenuEntry(正面點模 式 ,3)。 //添加菜單項， 1表示選擇菜單條目時傳遞的參數(shù)值 glutAddMenuEntry(正面多邊形填充模式 ,1)。 //設(shè)置特殊鍵響應回調(diào)函數(shù) glutDisplayFunc(RenderScene)。 glutReshapeFunc(ChangeSize)。 glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE | GLUT_RGB )。 glutInit(amp。 int nMainMenu。 } glutPostRedisplay()。 break。 break。 break。 break。 break。 break。 break。 break。 break。 // 刷新窗口 glutPostRedisplay()。 if(yRot ) yRot = 。 if(xRot ) xRot = 。 if(key == GLUT_KEY_LEFT) yRot = 。 // 刷新命令緩沖區(qū) } void SpecialKeys(int key, int x, int y) { if(key == GLUT_KEY_UP) xRot= 。 glPopMatrix()。 glVertex3f(60, 60, 0)。 glVertex3f(60, 60, 0)。 glVertex3f(0, 60, 0)。 //繪制三角形 glBegin(GL_TRIANGLES)。 //設(shè)置多邊形繞法的方向是順時針還是逆時針 if (bWinding) glFrontFace(GL_CW)。 //設(shè)置點的大小以及線寬 glPointSize(5)。 glRotatef(xRot, , , )。 } // 在窗口中繪制圖形 void RenderScene(void) { glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT)。 glMatrixMode(GL_MODELVIEW)。 if (w = h) glOrtho (, , *h/w, *h/w, , )。 glMatrixMode(GL_PROJECTION)。 } void ChangeSize(int w, int h) { if(h == 0) h = 1。 //確定多邊形繞法的方向 BOOL bWinding = TRUE。 三角形的繪制 // include include gl/ include gl/ // 旋轉(zhuǎn)參數(shù) static GLfloat xRot = 。當函數(shù)被設(shè)置為True 時，后面的頂點將標記出邊界線 段的起點。在指定頂點的列表時，通過設(shè)置和清除邊緣標記，可以通知 OpenGL 哪些線段被認為是邊線（圍繞圖形邊界的線），哪些線段不是（不應該顯示的內(nèi)部線段）。這樣有出現(xiàn)了一個問題，如果這樣的多邊形被填充時看不到任何邊緣，但如果切換到輪廓圖形，就會看到組成大表面的所有小三角形，這會分散你的注意力?！巴沟摹笔侵溉我饨?jīng)過多邊形的直線進入和離開多邊形的次數(shù)不超過一次。 第二條規(guī)則是多邊形的邊緣決不能相交，而且多邊形必須是凸的。 ． 5. 多邊形的繪制規(guī)則 在使用大量多邊形構(gòu)造一個復雜表面時，有兩條重要規(guī)則。 GL_FILL是默認值，生成填充的多邊形； GL_LINE 生成多邊形的輪廓 ；而 GL_POINT 只畫出頂點。使用下面的函數(shù)可以改變多邊形模式： glPolygonMode(Glenum face， Glenum mode)； 其中，參數(shù) face 指定多邊形的哪一面受模式改變的影響 —— GL_FRONT，GL_BACK 或 GL_FRONT_AND_BACK。函數(shù) glPolygonMode 允許把多邊形渲染為填充的實心、輪廓線或只是點。 ． 4 多邊形的模式 多邊形不是必須用當前顏色填充的。 P 1P 2P 3A BP 明暗處理 采用 Gouraud 明暗處理不但可以使用多邊形表示的曲面光強連續(xù)，而且計算量很小。 下 圖中顯示出一條掃描線與多邊形相交，交線的端點是 A 點和 B 點， P點是掃描線上位于多邊形內(nèi)的任一點，多邊形三個頂點的光強分別為 I I2 和 I3。應用平面明暗處理模式時，多邊形內(nèi)每個點的法向一致，且顏色也一致， OpenGL 用指定多邊形最后一個頂點時的當前顏色作為填充多邊形的純 色；應用光滑明暗處理模式時，多邊形所有點的法向是由內(nèi)插生成的，具有一定的連續(xù)性，因此每個點的顏色也相應內(nèi)插，故呈現(xiàn)不同色。 設(shè)置明暗處理模式的函數(shù)為： void glShadeModel(GLenum mode)。多邊形的輪廓或者內(nèi)部用單一的顏色或許多不同的顏色來填充 的 處理方式稱為明暗處理。為了改回把逆時針繞法視為正面，可以使用 CL_CCW。一般默認情況下， OpenGL 認為逆時針繞法的多邊形是正對著的，這一特 性對于希望給多邊形的正面和背面賦予不同的物理特性十分有用。比如上面的例子中畫出的三角形的繞法就是順時針的，若把后兩個頂點的位置互換，就得到了逆時針繞法。這兩種模式的推進如圖。使用 GL_TRIANGLE_FAN 模式 （如圖 ） 可以繪制一組相連的三角形，這些三角形繞著一個中心點成扇形排列。下面的代碼繪制了一個三角形： glBegin(GL_TRIANGLES)； gl