【正文】 面對(duì)的方向 ， 就可以在碰撞檢測(cè)的簡(jiǎn)單性和包裹物體的緊密性之間取得較好的折中。 FDH可以看作是 AABB的擴(kuò)展 。兩個(gè) AABB相交當(dāng)且僅當(dāng)所有的 3對(duì)平行平面對(duì)都分別相交 ,這個(gè)條件很容易檢測(cè)。 FDH檢測(cè) 算法首先求一般物體的凸殼 ， 然后將物體的特征面分為一系列凸特征面子集和凹特征面子集 ， 分別對(duì)這些子集建立基于 FDH的包容體層次。對(duì)于凹特征面子集則剖分到每個(gè) 葉節(jié)點(diǎn)只含一個(gè)基本幾何體。 表 五種包圍盒方法的比較表 包圍盒方法 緊密性 檢測(cè)速度 檢測(cè)難度 檢測(cè)精度 應(yīng)用范圍 球形法 AABB OBB kDOP FDH 差 較差 中等 較好 好 快 快 較快 較快 慢 容易 較易 較易 中等 較難 差 中等 中等 較好 較好 寬 寬 較寬 較窄 較窄 表 。 AABB緊密性差， 相交測(cè)試簡(jiǎn)單。 kDOP其實(shí)是介于 AABB和凸包之間的包圍盒 ， 其特點(diǎn)是只要合理地選取平行平面對(duì)的個(gè)數(shù)和方向 ,就可以在碰撞檢測(cè)的簡(jiǎn)單性和包裹物體的緊密性之間靈活取舍 ， 即緊密性要優(yōu)于AABB， 而相交測(cè)試的復(fù)雜度要小于 OBB。 3 虛擬運(yùn)動(dòng)場(chǎng)漫游系統(tǒng)分析 近些年，隨著學(xué)校規(guī)模不斷壯大，師生員工數(shù)量也不斷增加， 2020 年 年底學(xué)校又順利通過了國(guó)家本科教學(xué)質(zhì)量評(píng)估，在社會(huì)引起很大反響，許多社會(huì)人士紛紛到我校參觀考察。 需求分析 系統(tǒng)以北京路校區(qū)的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)為研究區(qū)域，使用對(duì)象定位為學(xué)校體育部管理規(guī)劃人員、本校師生及校外人員。 用戶和系統(tǒng)的交互式控制主要通過鼠標(biāo)和鍵盤的操作實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的操作，快速、有效地定位檢索出運(yùn)動(dòng)場(chǎng)各個(gè)場(chǎng)地、各項(xiàng)設(shè)施的最新信息，并能實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的縮放、旋轉(zhuǎn)以及視點(diǎn)的改變等功能。 系統(tǒng)架構(gòu) 場(chǎng)景是系統(tǒng)中所有可視化對(duì)象的集合，系統(tǒng)通過場(chǎng)景建模和模型導(dǎo)入以及用戶的交互輸入控制場(chǎng)景的繪制與顯示。然后，模型渲染模塊能夠根據(jù)用戶的輸入進(jìn)行場(chǎng)景的實(shí)時(shí)繪制與動(dòng)態(tài)顯示。虛擬漫游系統(tǒng)框架 圖 如圖 31 所示 。 a）幾何構(gòu)建 根據(jù)導(dǎo)入的場(chǎng)景數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行幾何重建，主要運(yùn)用數(shù)學(xué)方法建立 所需場(chǎng)景的幾何描述。 c）場(chǎng)景設(shè)置 在對(duì)三維場(chǎng)景進(jìn)行渲染前，需要設(shè)置相關(guān)的場(chǎng)景參數(shù)值，包括光源性質(zhì) （ 鏡射光、漫射光和環(huán)境光 ） 、紋理映射方式、視點(diǎn)位置、視線方向等。虛擬場(chǎng)景中一般都采用 透視投影，以便更好地模擬現(xiàn)實(shí)世界。虛擬漫游系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要包括虛擬運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的構(gòu)建和漫游控制的設(shè)計(jì)兩部分。 場(chǎng)景建模 基于場(chǎng)景建模及導(dǎo)入模型實(shí)現(xiàn)虛擬漫游是 當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)的熱門技術(shù)，其中很關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)就是建立實(shí)體模型。 運(yùn)動(dòng)場(chǎng)最終效果圖 如圖 41 所示 ?？紤]到場(chǎng)景導(dǎo)入的速度問題，將運(yùn)動(dòng)場(chǎng)分為兩個(gè)場(chǎng)景，主場(chǎng)為足球場(chǎng)，副場(chǎng)為籃球場(chǎng)和排球場(chǎng)。相對(duì)而言，運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的模型比較簡(jiǎn)單，沒有太多的復(fù)雜層面，利用修改器基本可以完成。諸如欄網(wǎng)、跑道、國(guó)旗等不常用 的材質(zhì)需要手工創(chuàng)建，以 .BMP 貼圖形式導(dǎo)入。 e）后期合成 后期合成主要是對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，以便導(dǎo)出 3DS 格式文件。由于受到網(wǎng)絡(luò)帶寬及傳輸速率的限制，在利用 3DS Max 建模時(shí)不宜太精細(xì)，貼圖不宜太復(fù)雜，場(chǎng)景盡量簡(jiǎn)單。 OpenGL 模型 重構(gòu) 運(yùn)動(dòng)場(chǎng)模型建立后，導(dǎo)出的 3DS 格式文件需要在 OpenGL 環(huán)境中重新繪制、顯示。 OpenGL工作流程 圖 42 為 抽象的 OpenGL 工作流程圖， 展示了 OpenGL 處理數(shù)據(jù)的過程。數(shù)據(jù)可以通過流程立即執(zhí)行這些命令，或者組織到一個(gè) ―顯示列表 ‖后再執(zhí)行。 幾何數(shù)據(jù) 像素?cái)?shù)據(jù) 顯示列表 求值器 逐點(diǎn)操作 和 圖元組裝 像素操作 光柵化 紋理組裝 片元操作 幀緩存 對(duì)于像素?cái)?shù)據(jù)（包括像素、位圖和圖像），其 處理方式和頂點(diǎn)數(shù)據(jù)的處理方式是不同的，從內(nèi)存中讀出的像素?cái)?shù)據(jù)經(jīng)過像素操作（縮放、偏置和映射）后，將結(jié)果數(shù)據(jù)限制在適當(dāng)?shù)娜≈捣秶鷥?nèi)，然后送入紋理內(nèi)存中進(jìn)行組裝，供紋理映射使用，或者把這些結(jié)果數(shù)據(jù)光柵化為片元后，執(zhí)行每個(gè)片元的操作，最后送入幀緩存；從幀緩存中讀出的數(shù)據(jù)經(jīng)過像素操作后被送入到處理器內(nèi)存中。 表 OpenGL 中的數(shù)據(jù)類型 縮寫字符 數(shù)據(jù)類型 C++中的數(shù)據(jù)類型 OpenGL 中的數(shù)據(jù)類型 b ub s us i ui f b 8 位整數(shù) 8 位無(wú)符號(hào)整數(shù) 16 位整數(shù) 16 位無(wú)符號(hào)整數(shù) 32 位整數(shù) 32 位無(wú)符號(hào)整數(shù) 32 位浮點(diǎn)數(shù) 64 位浮點(diǎn)數(shù) signed char unsigned char short unsigned short long unsigned long float double GLbyte GLubyte， GLboolen GLshort GLushort GLuint， GLsizei GLuint， GLenum， GLbitfield GLfloat， GLclampf GLdouble， GLclampd OpenGL 的數(shù)據(jù)類型主要是描述三維物體空間位置及其屬性的整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)。 模型重構(gòu) OpenGL 采用有序排列的頂點(diǎn)集合來構(gòu)造幾何圖元，而不是將線段、多邊形組合起來構(gòu)造集合圖元。 //整數(shù)定義的二維坐標(biāo) glVertex3f(,)。在 glBegin()和 glEnd()函數(shù)之間可以指定頂點(diǎn)的顏色、法向和紋理坐標(biāo)等信息，只需在該頂點(diǎn)的空間位置定義之前，調(diào)用相關(guān)的函數(shù)即可。 表 glBegin()和 glEnd()之間可以調(diào)用的函數(shù) 函數(shù)名稱 函數(shù)功能說明 glCalllist() glColor*() glMaterial*() glNormal*() glTexCoord*() glVertex*() 執(zhí)行顯示列表 設(shè)置當(dāng)前顏色 設(shè)置材質(zhì) 設(shè)置法向坐標(biāo) 設(shè)置紋理坐標(biāo) 設(shè)置頂點(diǎn)坐標(biāo) 光照模型 在 OpenGL 的簡(jiǎn)化光照模型中，光線大致分為：輻射光（ Emitted Light）、環(huán)境光（ Ambient Light）、漫射光（ Diffuse Light）和鏡面光（ Specular Light）。 a）啟用與關(guān)閉光照 在 OpenGL 中需要顯式地啟用（或取消）光照計(jì)算。 啟動(dòng)和取消光照的函數(shù)如下： glEnble(GL_LIGHTING)。 //關(guān)閉 光照 如果在環(huán)境中定義了光源，則需要為每個(gè)光源指定打開或關(guān)閉，啟用 或關(guān)閉光源的函數(shù)如下： glEnble(GL_LIGHTi)。 //關(guān)閉光源 （其中 i 為非負(fù)的整數(shù)） b）光照屬性 光源有許多特性，如顏色、位置、方向等，在 OpenGL 中可以通過 函數(shù)定義光照屬性： void glLightfv(GLenum light, GLenum pname, const GLfloat *p)。 GL_AMBIENT：用第 3 個(gè)參數(shù)數(shù)組 p 設(shè)置環(huán)境光的色彩。 GL_DIFFUSE：用第 3 個(gè)參數(shù)數(shù)組 p 設(shè)置漫反射光的色彩。 GL_SPECULAR：用第 3 個(gè)參數(shù)數(shù)組 p 設(shè)置鏡面反射光的色彩。 GL_POSITION：用第 3 個(gè)參數(shù)數(shù)組 p 設(shè)置光的位置。 函數(shù)定義光 源 的位置采用數(shù)組齊次坐標(biāo)（ x,y,z,w） ：如果 w 為 0，該光源為定向光源，照射方向是原點(diǎn)指向（ x,y,z），位置在無(wú)窮遠(yuǎn)；如果 w 不為 0， OpenGL 認(rèn)為是點(diǎn)光源，光源位于（ x/w,y/w,z/w）。材質(zhì)的啟用 分為兩種：一種是完全被動(dòng)的，也就是被動(dòng)地接受或只是材質(zhì)與光照的作用；另 一種是材質(zhì)色彩占主導(dǎo)，結(jié)合材質(zhì)變換和光照影響。 //能 使用 glColor()函數(shù)定義的頂點(diǎn)顏色 glDisable(GL_COLOR_MATERIAL)。 函數(shù)中第一個(gè)參數(shù) face 為狀態(tài)變量，可以 定義為 GL_FRONT， GL_BACK，GL_FRONT_AND_BACK。 GL_AMBIENT：用第 3 個(gè)參數(shù)數(shù)組 p 設(shè)置材質(zhì)反射環(huán)境光的色彩。 GL_DIFFUSE：用第 3 個(gè)參數(shù)數(shù)組 p 設(shè)置材質(zhì)反射漫反射光的色彩。 GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE： 用第 3 個(gè)參數(shù)數(shù)組 p 設(shè)置材質(zhì)反射環(huán)境光和漫反射光的色彩。缺省值為（ ， ， ， ）。一種方法是利用 glMaterial*()來改變材質(zhì)，調(diào)用此函數(shù)時(shí)需要同時(shí)保存當(dāng)前矩陣，即調(diào)用 glPushMatrix()和glPopMatrix()。另一種方法是使用函數(shù) glColorMaterial()，調(diào)用此函數(shù)使材質(zhì)的特性色 和當(dāng)前顏色一致。 紋理映射 OpenGL 在改變屏幕像素的基礎(chǔ)上 支持物體表面的紋理貼圖。兩種紋理只是作用原理不同，但最終都將改變物體 的顯示顏色。 //啟用紋理處理 glDisable(GL_TEXTURE_2D)。 參數(shù) level 表示控制紋理分辨率的級(jí)別，若只有一種分辨率，則 level=0。 1 表示選擇 R 分量， 2 表示選擇 R 和 Alpha 兩個(gè)分量， 3 表示選擇 R、 G、 B 三個(gè)分 量， 4 表示選擇 R、 G、 B 和 Alpha 四個(gè)分量。 參數(shù) border 定義了紋理的邊界寬度，通常為 0。紋理映射的最大尺寸依賴于 OpenGL，但它必須至少使用 64*64。 參數(shù) format 描述了紋理映射的格式，可以是 GL_COLOR_INDEX、 GL_RGB、GL_RGBA 等。 指針 pixels 存儲(chǔ)紋理圖像的數(shù)據(jù)地址，包含紋理圖像本身及其邊界的數(shù)據(jù)?？刂萍y理的函數(shù)定義如下： void glTexParameteri(GLenum target, GLenum pname, GLfloat p )。參數(shù) pname 和 p 的對(duì)應(yīng)形式如表 。 3DS 文件導(dǎo)入 系統(tǒng)采用場(chǎng)景建模及模型導(dǎo)入技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬漫游，這種技術(shù)在開發(fā)可視化系統(tǒng)中是十分便捷高效，在一定程度上縮短了復(fù)雜 物體建模的時(shí)間。 3DS 文件導(dǎo)入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 在 OpenGL 環(huán)境中導(dǎo)入外部 3DS 格式文件 ，首先 對(duì)程序中涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)， 定義各種結(jié)構(gòu)體和類， 如頂點(diǎn)坐標(biāo)、材質(zhì)信息、模型信息 、對(duì)象信息等 ，具體定義內(nèi)容見頭文件 。程序中涉及3DS 文件讀入的函數(shù)很多，主要用于讀取不同的內(nèi)容，表 列出讀取 3DS 格式文件的主要函數(shù)及其注釋。 圖 43 3DS 文件導(dǎo)入流程圖 在讀入 3DS 格式文件時(shí)，首先要判斷該文件是不是 3DS 格式，若不是則直接返回，不進(jìn)行任何操作，若是 3DS 文件則進(jìn)入下一步操作， 即讀取文件中的模型數(shù)據(jù)。在讀入塊結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)時(shí)，可以用遞歸的方法實(shí)現(xiàn)，返回上一級(jí)的條件是當(dāng)前已經(jīng)讀入的塊的字節(jié)數(shù)是否等于塊的長(zhǎng)度；從父塊轉(zhuǎn)向讀入其子塊，用 switch 語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)，通過子塊的ID 號(hào)來判斷進(jìn)入哪個(gè)分支。 3DS 文件讀入后，將模型數(shù)據(jù)重新整理生成顯示列表，在 OpenGL 環(huán)境中重新繪制的實(shí)現(xiàn)函數(shù)為 glBegin(g_ViewMode)。 開始 結(jié)束 OpenGL 環(huán)境設(shè)置 圖形顯示 從 3DS 文件讀取數(shù)據(jù) 整理讀取的數(shù)據(jù) 生成顯示列表 OpenGL 圖形 控制功能 判斷是否為 3DS 文件？ 報(bào)銷 N Y 漫游控制 作為一個(gè)虛擬場(chǎng)景的漫游系統(tǒng)，最主要的是實(shí)現(xiàn)漫游動(dòng)作的控制。實(shí)現(xiàn)漫游時(shí)，觀察者可以通過鼠標(biāo)或鍵盤來控制視點(diǎn)的位置、方向和參考點(diǎn)。系統(tǒng)中，視點(diǎn)即為人的眼睛，其功能與現(xiàn)實(shí)世界的照相機(jī)類似，視線方向可由參考點(diǎn)位置確定。 對(duì)場(chǎng)景顯示的漫游控制在 OpenGL 中可以利用 gluLookat()函數(shù)，通過設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)來達(dá)到漫游的效果。 鍵盤操作 系統(tǒng)中由鍵盤執(zhí)行的漫游命令包括場(chǎng)景左右旋轉(zhuǎn)、場(chǎng)景縮放、視點(diǎn)改變等。按照這種響應(yīng)方法， 通過空間向量分解運(yùn)算，即可計(jì)算出新的視點(diǎn)和參考點(diǎn)坐標(biāo)。 //順時(shí)針旋轉(zhuǎn) =Ratotespeed。 //旋轉(zhuǎn)角度 式中， 表示場(chǎng)景中視點(diǎn)的角度位置； 表示旋轉(zhuǎn)的角度； Ratotespeed 表示旋轉(zhuǎn)的速度。關(guān)鍵代碼如下： void CS3DManageView::OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point) { int xPos = 。 //光標(biāo)垂直位置 +=(float)*sin()*flyspeed。 CView::OnLButtonDown(nFlags, point)。 =(float)*cos()*flyspeed。 } 自動(dòng)播放 系統(tǒng)除了利用鍵盤和鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)運(yùn) 動(dòng)場(chǎng)的交互式漫游控制，還設(shè)計(jì)了場(chǎng)景的自動(dòng)播放功能。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)播放功能的關(guān)鍵代碼如下： if(IsAutoRotateScene) { +=1。