【正文】 調(diào)用OpenGL中的相關(guān)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。 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(gòu)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(guān)的其他模型的構(gòu)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(gòu)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(guān)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(shù)的迅速發(fā)展，天氣，衛(wèi)星以及地震勘測領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)量越來越大，可視化技術(shù)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(lǐng)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(guān)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(shù)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(shù)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(quán)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(lǐng)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(shù)對于地下構(gòu)造研究十分重要, 三維可視化模型能夠形象地表達地下構(gòu)造的“ 真實” 形態(tài)特征以及構(gòu)造要素的空間關(guān)系, 結(jié)合三維信息處理和空間分析功能可以使地下構(gòu)造分析更為直觀、準確, 為地下構(gòu)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目 錄1. 緒論 5 前言 5 飛行器仿真技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 6 本文研究的目的及主要內(nèi)容 62. 程序功能概述 7 場景的構(gòu)建及其特點 8 場景的構(gòu)建 8 與以往實現(xiàn)方法的區(qū)別 8 程序的主要功能 9 本論文研究重點 93. 程序涉及知識詳解 10 基本框架 10 構(gòu)建應用程序框架 10 坐標變換 10 視圖變換 13 模型變換 14 投影變換 14 紋理映射 14 紋理 14 紋理數(shù)據(jù) 15 漫游的原理 16 顯示列表 17 屏幕顯示 18 19 19 地面 21 地面的生成 21 地面中的水 25 飛行器 26 飛行器的構(gòu)建 26 材質(zhì)屬性的設置 28 飛行器漫游 28 飛行器的控制 30 飛行器的尾焰 33 場景中的光照 34 光照的屬性 34 光照的模型 35 場景中的霧 37 霧的屬性 37 霧的生成 38 本系統(tǒng)建模流程 38 建模細節(jié)及其改進 40 43致 謝 44參考文獻 451. 緒論 前言 科學計算可視化是2 0 世紀80 年代后期隨著計算機圖形學應用的拓廣而發(fā)展起來的一個新的研究分支, 受其推動, 各種信息的可視化成為90 年代許多學科領(lǐng)域的研究前緣。 aircraft?！娟P(guān)鍵字】OpenGL； C++；飛行器；紋理貼圖；仿真【論文類型】設計性47西安科技大學畢業(yè)論文Title：Aircraft program design and simulation based an OpenGLMajor：Name： Signature:Supervisor： Signature: Abstract The paper uses C + + programming design and simulate the scene of aircraft flight based on the OpenGL and apply Visual C + + to using the real aircraft to train new operators ,the risks and costs are high when in the actual manipulation, so at home and abroad,the effective method of training operators is through the training simulators in the laboratory .The article uses texture mapping method to achieve a simulation of the sky and the ground, aircraft polygons and use the keyboard to the operation of the aircraft, at the same time ,adding the fog and light to increase the realism of the results of the program is in line with the expectations, further more ,it have a significance effect on the actual manipulation .Finally, for the actual process of making a number of remendations as well as improved methods.【Key words】 OpenGL。程序的運行結(jié)果比較符合預期要求，對實際操縱有一定的借鑒意義。論文題目：基于OpenGL的三維飛行器程序設計與仿真摘 要本文基于OpenGL，應用Visual C++ 平臺，用C++，使用真實的飛機來訓練新操作手的風險和代價是很高的，所以,在實驗室中使用模擬訓練器來訓練是國內(nèi)外通常采用的有效方法。文章使用紋理貼圖的方法實現(xiàn)了對天空和地面的模擬，用多邊形組成了飛機，使用鍵盤來實現(xiàn)對飛機的操作，同時添加了霧以及光照來增加場景的真實感。最后還針對實際制作過程中提出了一些建議以及改進的方法。 C++。 texture mapping。三維可視化是指以適當?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立地下特征的數(shù)學模型,采用計算機圖形技術(shù)將數(shù)學描述以3D 真實感圖像的形式予以表現(xiàn)。怎樣把海底地貌地形通過計算機形象地、直觀地顯示出來, 實現(xiàn)飛行器場景的逼真顯現(xiàn), 就是本系統(tǒng)的研究目的。OpenGL 是美國高級圖形和高性能計算機系統(tǒng)公司( SGI) 所開發(fā)的三維圖形庫, 在當前已經(jīng)成為事實上的高性能圖形和交互式視景處理的標準[2]。經(jīng)過近幾年來的發(fā)展, 虛擬現(xiàn)實技術(shù)及設備被很多領(lǐng)域應用, 而飛行仿真是最重要的應用領(lǐng)域之一。OpenGL的根本目的是為硬件加速的3D繪制而設計的，為程序員提供了一個圖形硬件接口。是為游戲，造型以及CAD之類的圖形應用程序而設計的。而使用這些程序可以很容易的創(chuàng)建高層的繪制和造型函數(shù)庫。在其內(nèi)部，它是以狀態(tài)機的形式運行的，就是一些狀態(tài)的集合，而這些狀態(tài)決定了OpenGL如何運行。在繪制時，狀態(tài)機的當前設置決定了每一個將被顯示的對象如何被繪制。 在Windows操作系統(tǒng)中，OpenGL可以完全替代圖形設備接口，圖形設計接口的設計使得對于Windows程序員來說圖形硬件是完全不可見的，它提供了抽象層從而避免了程序員處理與硬件相關(guān)的問題。OpenGL允許完全繞過GDI，直接和圖形硬件打交道。OpenGL 提供了功能強大的圖元繪制命令, 所有高級的目標繪制都通過這些命令來實現(xiàn), 它共包括100 多個功能強大的圖形函數(shù), 分屬于三個基本的圖形庫: 基礎核心庫( g l) 、應用程序庫( Glu) 和編程輔助庫( AUX) 。 飛行器仿真技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 飛行器仿真是可視化仿真技術(shù)的一個重要分支，是航空航天技術(shù)的重要研究課題，飛行器仿真在飛行器設計、性能分析、飛行員訓練、戰(zhàn)法分析以及國防建設中起著十分重要的作用,在當今國內(nèi)外的研究中占據(jù)著重要地位。 本文研究的目的及主要內(nèi)容 由于計算機軟硬技術(shù)水平的限制，科學計算在早起只能以批處理方式實現(xiàn)，而不能進行交互處理，對于大量的輸出數(shù)據(jù)，只能人工方式處理，或者用繪圖工具輸出二維圖形，這種處理方式不僅效率低下，而且丟失大量的信息。 在航空航天領(lǐng)域，可視化與仿真技術(shù)的結(jié)合——飛行器可視化仿真的技術(shù)應用越來越廣泛，作用越來越突出。 可視化仿真的研究意義主要有以下幾點：大大加快飛行數(shù)據(jù)的處理速度，使通過仿真計算或測量得到的龐大數(shù)據(jù)得到有效的利用，實現(xiàn)人和人與機之間的圖像通訊，而不是目前的圖像和數(shù)據(jù)通訊，從而使系統(tǒng)工作人員觀察到傳統(tǒng)方法難以觀察到的包含在飛行數(shù)據(jù)中的現(xiàn)象和規(guī)律使系統(tǒng)人員不僅能得到計算結(jié)果，而且知道在計算過程中發(fā)生了什么情況，并可主動改變參數(shù)，觀察其影響，對計算結(jié)果進行引導和控制，進而對運行和控制方案進行選擇 本文的主要研究內(nèi)容在于飛行器的空間運動軌跡建模以及在三維可視化環(huán)境下實時模擬其運動的姿態(tài)和軌跡，通過調(diào)用初始參數(shù)庫中的各飛行參數(shù)，利用模型算法庫的優(yōu)化算法，經(jīng)過軌跡方程計算得到每一時刻軌跡上各點的坐標和飛行姿態(tài)參數(shù)，將其存入仿真數(shù)據(jù)結(jié)果庫。 最后利用粒子系統(tǒng)對飛行器產(chǎn)生的特殊效果，如火焰等進行逼真顯示。 然后在場景中加入了天空紋理，構(gòu)建了簡單的天空環(huán)境，同時使用霧化、光照等效果使空地作戰(zhàn)環(huán)境產(chǎn)生真實感，最后將制作飛行器，該飛行器是由基本的圖形組合而成的，最后根據(jù)運動軌跡方程實時計算出飛機的飛行位置，對運動模型進行實時繪制。 場景的構(gòu)建及其特點 場景的構(gòu)建 飛行器的場景主要指飛行器的飛行環(huán)境，主要包括天空，草地，光照，霧以及一些水的效果，天空的繪制主要是繪制一個半徑比較大的球,而其余所有的場景和模型均置于球的內(nèi)部, 這樣在球的內(nèi)部看, 球就類似于一個無窮大的天空。 地面的構(gòu)建主要是采用繪制網(wǎng)格的方法，繪制一個巨大的三角形網(wǎng)格條帶，在這里要注意紋理坐標中高度值得獲得，然后在利用紋理貼圖，在上面貼上草地，可以實現(xiàn)模擬真實的草地場景，最后通過隨機賦予網(wǎng)狀格高度來模擬高低起伏的地面，與此同時，在此地面上設置一個高度，設計為海平面，海平面實際為一個多邊形，在上面貼上水面的紋理就可以模擬水面的場景。 與以往實現(xiàn)方法的區(qū)別（1）天空 目前對于天空的仿真還存在很多不足，一些模擬方法中存在實現(xiàn)復雜、計算耗時、圖像分辨力不高，真實感不強等問題，在傳統(tǒng)的3D游戲中，對于天空的仿真，程序員往往從實時簡單的角度出發(fā)，采用非常簡化的天空模型，通常包括以下3種方法：1）用一種接近天空的淡藍色來清除背景；2）采用天空盒(skyBox)的方法：即首先繪制一個多邊形，然后進行立方體紋理貼圖；3）八棱錐天空模型：定義一個天頂，以這個頂點為中心繪制一圈三角形扇，然后進行紋理映射。第二種方法對紋理的要求非常高，如果紋理使用得不好，在一個比較大的多邊形上的紋理就容易產(chǎn)生拉伸變形的副作用。第三種方法有明顯的天頂。在用計算機仿真3D天空時，半球型天空模型顯然符合真實世界的天空模型，由于球形方法繪制的天空具有更多的頂點，霧化效果可以繪制得更加均勻，同時也可以實時改變單個頂點的顏色，這樣可以獲得一些非常好的效果。（3） 地面在場景仿真中，地面也有許多種方法來進行繪制，應用最多的就是網(wǎng)格法，本文的地面沒有采用大多數(shù)使用的高程地形來進行繪制，而是利用了三角形條帶的方法，利用這種方法的初衷主要是想盡可能的展示OpenGL的一些基本功能 程序的主要功能 該程序主要是基于OpenGL,實現(xiàn)對飛行器飛行過程的仿真，模擬現(xiàn)實過程中飛機飛行的場景以及對飛機進行具體的操作和控制。3. 程序涉及知識詳解