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正文內(nèi)容

基于opengl的三維飛行器程序設計與仿真_畢業(yè)論文-文庫吧資料

2025-07-11 14:25本頁面
  

【正文】 這里主要是引入一個在飛行器構建過程中特別重要的知識, 就是顯示列表的概念。 因為 glLookAt()函數(shù)在本文飛機的漫游過程中比較重要,所以下面利用圖示的方法介紹一下 gllookat()函數(shù)的工作過程: up Eye look Z X 圖 31 視點各向量示意圖 glLookAt()函數(shù)中的三個主要變量 (eye,look,up)就是像上面展示的那樣,當我們把西安科技大學畢業(yè)論文 17 eye,look,up三個參數(shù)傳遞給 glLookAt()函數(shù)的時候,函數(shù)可以自身算出新的坐標系,也就相當于將我們?nèi)说难劬υ趫鼍爸幸频搅硪粋€位置,因此漫游的過程也就是視點的變化過程,也即坐標系不斷改變的過程。目標點的移動,相當于我們?nèi)苏局欢?,頭或手中的相機上下左右移動的效果。 X 量的變化就像是我們在場景中橫向移動, Y 量的變化就像是我們的身體高度的變化, Z 量的變化就像是我們在場景中前后移動。在 OpenGL中觀察虛擬世界的主要函數(shù) glulookAt(? ),它的主要作用是可以改變我們在場景中的觀察點,看到前面的場景越來越近,兩邊的物體在向后退,這就是我們的觀察點在場景中的位置改變的結(jié)果。在計算機 3D圖形處理技術中,也有類似我們眼睛的東西glulookAt(? )觀察函數(shù),如果這個觀察點在 OpenGL場景中的位置發(fā)生變化,我們在計算機屏幕上的圖像就發(fā)生了變化。 在人對世界的綜合視覺觀察效果,是來源于我們的眼睛。 最后當紋理對象被綁定到其數(shù)據(jù)上以后,可以調(diào)用 glBindTexture()函數(shù)來將此紋理設置為當前的紋理狀態(tài),這樣在繪制多邊形完成后,就可以調(diào)用相應的紋理來進行貼圖。生成紋理名之后 ,然后使用glBindTexture()函數(shù)將此紋理對象綁定為我們將在繪制多邊形時使用的當前紋理。 在將紋理數(shù)據(jù)從 BMP文件中載入到內(nèi)存之后,將其定義為一個 OpenGL紋理圖,調(diào)用OpenGL中的 glTexImage()函數(shù)可以實現(xiàn),在函數(shù)被調(diào)用之后,紋理數(shù)據(jù)就會被載入并做好被使用的準備,調(diào)用 glGenTexture()函數(shù)將一個名字賦給紋理對象,因為紋理對象是用來存儲數(shù)據(jù)的,使其隨時準備被使用。 // Load The Bitmap And Return A Pointer } return NULL。 // Check To See If The File Exists if (File) Does The File Exist? { fclose(File)。 File Handle if (!Filename) //Make Sure A Filename Was Given { return NULL。草地,天空,飛行器都使用紋理貼圖來增加圖形的真實感。對于所要進行紋理映射的表面,其上的坐標的最大值和最小值決定了紋理映射的范圍,改變這些值就可以產(chǎn)生各種不同的紋理映射效果。紋理可以是 2D, 3D, 4D紋理等,但我們文中使用的是 2D紋理,它通常是從圖像或者圖片文 件中載入的,文中使用的是從一幅 256*256的現(xiàn)成圖片中載入紋理數(shù)據(jù),它是在程序運行是才生成紋理。也可以說,紋理就是一個函數(shù) textture(s,t),對于 s和 t在 0到 1之間的取值產(chǎn)生一個顏色或者亮度值。通常,顏色緩沖區(qū)和窗口像素之間存在著一對一的對應關系。 視區(qū)變換 視口變換:當上面的操作全部完成以后,最后所獲得的是場景的而為投影,將被投影到屏幕上的某個窗口 。透視投影的優(yōu)點是不必判斷直線將在什么地方交匯,也不必操心遠處的物體是如何變小的。透視投影所顯示的場景更接近真實,他的標志性特點就是透視縮短,他會使遠處的物體看上去比相同大小的近處物體更小一些。這意味著不管物體有多遠,都仍然 按照相同的大小進行繪制,平面的出現(xiàn)屏幕上。在正投影中,屏幕上所繪制的所有多邊形都按照指定的相對大小出現(xiàn)。裁剪平面是 3D空間的平面方程式, OpenGL用它來確定幾何圖形能否被觀察者所看到。 投影變換 投影變換是在模型視圖變換之后應用到物體的頂點之上的。場景或者物體的最終外觀很大程度上取決于模型變換的應用順序。 基于 OpenGL 三維飛行器程序設計與仿真 模型變換 模型變換用于對模型以及模型內(nèi)部的特定物體進行操縱。然后,根據(jù)最新修改的坐標系統(tǒng)進行其他所有的后續(xù)變換。作為總體原則,在進行任何變換之前必須先指定視圖變換。視圖變換允許把觀察點放在自己所希望的任何位置,并允許在任何方向上觀察場景。這個觀察點系相對于視覺坐標系統(tǒng)進行移動,以提供一個特定的拍攝點。它用于確定場景的拍攝點。因此,視覺坐標表示一種固定的坐標系統(tǒng)。 定義了頂點以后,但在屏幕上顯示他們之前一共會發(fā)生 3中類型的變換:視圖變換,模型變換和投影變換。 首先說 OpenGL中的平移:要對一個點進行平移變換,只需要將每個坐標軸的增量值加上要平移的點的原始坐標就行了 。為了進行變換,基本就是用變換矩陣乘以想要變換的點,得到的結(jié)果 就是變換過的新的點,比如有一個點 P和變換矩陣 M,那么為了用變換矩陣 M來變換點 P,從而得到結(jié)西安科技大學畢業(yè)論文 11 果點 P’,應該像下面這樣做 : PMP *39。 坐標變換 變換允許我們移動,旋轉(zhuǎn)和操作 3D世界中的實體。像素格式用 PIXELFORMATDESCRIPTOR 結(jié)構來表示 , 通過設置這一結(jié)構的成員值使 之支持 OpenGL。每個 OpenGL 顯示設備都支持某一特定的像素格式。使用時先通過 wglCreateContext ( ) 函數(shù)創(chuàng)建一個 RC,然后調(diào)用 wglMakeCurrent ( ) 函數(shù)啟動它 , 就可在所定義的窗口內(nèi)調(diào)用 OpenGL 函數(shù)繪制飛行器了。而在 OpenGL 程序中 , 必須創(chuàng)建圖形操作描述表 ,這是 DC 中專用于 OpenGL的一種。 建立圖形操作描述表 OpenGL 作圖窗口必 須設置為 WM_CLIPSIBLINGS 和 WM_CLIPCHILDREN 風格。OpenGL 的渲染處理完全不同于 Windows 的圖形設備接口 GDI。同時還要修改工程 中的相關參數(shù) ,即將 _CONLOLE改為 _WINDOWS,在 link項,在對象、模塊欄的前面加上 OpenGL 函數(shù)庫的調(diào)用有效。 本論文研究重點 本文研究的重點主要是利用 OpenGL模擬現(xiàn)實中飛機的飛行場景以及對飛機進行操作和控制,重點是各種變換的體實現(xiàn)以及場景的繪制過程,還有飛機飛行過程中的一些列控制,主要是各種相關數(shù)據(jù)的獲取,因此,本論文實際上是一系列數(shù)據(jù)的操作過程。 西安科技大學畢業(yè)論文 9 ( 2) 飛行器 該程序的實現(xiàn)過程中,飛機的構成不是使用當下 3D游戲中流行的使用建好后的3DMAX 模型載入到內(nèi)存中,進而重新繪制飛機模型,而是由一些基本的三角形進行組合而成的,這種方法可能沒有利用直接載入 3DMAX模型的方法產(chǎn)生的效果好,但這里主要想利用 OpenGL繪圖中經(jīng)常使用的一個東西,即就是顯示列表,主要就是想盡可能的從OpenGL的 角度出發(fā)來完成本次設計。 本文在研究了前人仿真天空算法的基礎上,提 出了一種更加簡單實用的仿真 3D天空的方法,地球是球型的,所以天空像半個球一樣籠罩在大地之上。此外,霧化設置也會產(chǎn)生問題,如果霧的設置靠近觀察點,則天空的顏色會變淡甚至沒有。 這 3種方法都具備了實時性,方法簡單的優(yōu)點,但同時也存在明顯的不足,第一種方法繪制的天空效果看起來太平面化,簡單粗糙,逼近度不高。光照和霧可以調(diào)用 OpenGL中的相關函數(shù)進行設計。完成后經(jīng)過紋理映射使場景看起來更加貼近現(xiàn)實。 基于 OpenGL 三維飛行器程序設計與仿真 2. 程序功能概述 這一章節(jié)主要介紹飛行器飛行的具體場景的構建以及在程序中它們是如何生成的,還有就是主要介紹程序各個部分的功能以及場景中與飛行器相關的其他模型的構建過程。為了使運動軌跡可視化更加逼真,本文首先利用 DEM 數(shù)據(jù)構建地形模型,綁定上地形紋理數(shù)據(jù)后,便生 成基礎的三維戰(zhàn)場環(huán)境 。 然后再調(diào)用仿真數(shù)據(jù)結(jié)果庫的數(shù)據(jù)對模型進行實時繪制,驅(qū)動飛行器在空地作戰(zhàn)環(huán)境運動 。在航天任務選擇階段,研究人員需要進行大量的軌道計算,而在航天發(fā)射和航天任務的執(zhí)行過程中,需要對航天工具以及航天器進行導航,定位,上述工作中,都會產(chǎn) 生大量的有關飛行狀態(tài)的數(shù)據(jù),將這些抽象的數(shù)據(jù)在屏幕上表現(xiàn)出來,對航天任務的分析和論證,以及發(fā)射和運行方案的選擇,都是極其重要的。近年來,隨著計算機的普及和科學技術的迅速發(fā)展,天氣,衛(wèi)星以及地震勘測領域中的數(shù)據(jù)量越來越大,可視化技術就成為科學研究中必不可少的手段。對 國內(nèi)來說,可視化仿真尤其是飛行器仿真起步較晚,不過也處于發(fā)展之中,在航空航天領域的可視化仿真工作,基本上還是處于使用國外的可視化仿真工具來開發(fā)應用程序的階段,沒有達到一個相對成熟的階段,還沒有專用的可視化仿真工具,這使得可視化仿真工作始終落后于國外,因此很有必要認真吸收國外的先進研究成果,盡可能的掌握相關的先進軟件,在此基礎上進行創(chuàng)新研究,盡量縮短差距,推動國內(nèi)可視化仿真技術的創(chuàng)新和長足發(fā)展。在 Visual C+ + 編程環(huán)境下 , 能方便地調(diào)用這些函數(shù)對三維圖形進行仿真。 OpenGL實用庫 (GLU)是 OpenGL的補充,它提供了更高一層的函數(shù), GLU的功能廣泛,既有 OpenGL函數(shù)的簡單封裝,也有能支持高級的繪制技術的復雜組件。但是圖形設備接口是為一般的應用程序而提供的,因此不能滿足游戲所必須的速度要求。準確的掌握各種狀態(tài)機的含義以及他們所產(chǎn)生的效果是很重要的,因為一個或者多個不正確的狀 基于 OpenGL 三維飛行器程序設計與仿真 態(tài)設置,就會導致意想不到的結(jié)果。通過應用程序編程接口,可以設置狀態(tài)機的各個狀態(tài),例如當前的顏色,光照以及混合模式等狀態(tài)。 OpenGL是幾百個能夠訪問圖形硬件所有性能的函數(shù)的集合。它有意識的只提供底層的繪制程序功能,這就使得程序員有了更多的控制權和靈活性。同時一個功能強大的,支持底層繪制和造型能力的軟件圖形函數(shù)庫,適用于所有的主流操作系統(tǒng)平臺,有著廣泛的硬件支持。 OpenGL是 SGI公司開發(fā)的與硬件環(huán)境和操作系統(tǒng)獨立的 API,它提供了建模、坐標變換、著色、光照、平滑等二維和 三維圖形功能以及紋理映射、曲線等高級功能,并且能夠生成三維場景,繪制三維物體 OpenGL良好的交互性和代碼運行的高效性使它已經(jīng)成為三維動畫和虛擬現(xiàn)實場景開發(fā)的重要工具。 OpenGL是一個獨立的工作平臺 , 用它編寫的程序可以在不同的硬件平臺 (如工作站或個人微機 )中使用 , 也可以在多種操作系統(tǒng) (如 Windows 系列、 OS/2 等 )下運行。 目前 , OpenGL 在虛擬現(xiàn)實領域是功能較強 , 最具發(fā)展前途的實現(xiàn)工具。三維可視化技術對于地下構造研究十分重要 , 三維可視化模型能夠形象地表達地下構造的“ 真實” 形態(tài)特征以及構造要素的空間關系 , 結(jié)合三維信息處理和空間分析功能可以使地下構造分析更為直觀、準確 , 為地下構造三維可視化研究開拓了一條現(xiàn)實的途徑。 simulate 【 Type of Thesis】 The design model 西安科技大學畢業(yè)論文 3 目 錄 1. 緒論 ....................................................................................................................................... 5 前言 ............................................................................................................................... 5 飛行器仿真技術國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................................................... 6 本文研究的目的及主要內(nèi)容 ....................................................................................... 6 2. 程序功能概述 .........................
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