基于OpenGL的三維曲面數(shù)據(jù)場動態(tài)顯示.doc

基于OpenGL的三維曲面數(shù)據(jù)場動態(tài)顯示2007-08-20 08:53作者：白婷 趙軍 朱雙華等出處：計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)責(zé)任編輯：方舟摘 要 在大數(shù)據(jù)量條件下，實(shí)時動態(tài)顯示三維曲面較困難，其關(guān)鍵在于提高三維圖形數(shù)據(jù)處理和圖形繪制速度。通過對基于圖形工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)OpenGL實(shí)現(xiàn)三維曲面動態(tài)顯示的原理和方法的討論，提出采用OpenGL的雙緩存、顯示列表技術(shù)，大幅度提高了圖形數(shù)據(jù)處理和刷新速度，保證了每幀數(shù)據(jù)圖形繪制的連續(xù)性和完整性，成功實(shí)現(xiàn)了三維曲面數(shù)據(jù)場實(shí)時動態(tài)顯示。關(guān)鍵詞 OpenGL 三維曲面 動態(tài)顯示引言在某三維數(shù)據(jù)場中，數(shù)據(jù)隨時間的變化而發(fā)生變化，為直觀觀察數(shù)據(jù)隨時間變化的態(tài)勢，需對數(shù)據(jù)場的變化實(shí)時動態(tài)顯示。利用網(wǎng)格曲面顯示三維數(shù)據(jù)場是一種直觀的方法，但需經(jīng)過數(shù)據(jù)插值、投影、曲面拼接、消隱等處理后方可繪制圖形，計(jì)算量較大。在數(shù)據(jù)量較大的情況下，實(shí)時動態(tài)顯示三維曲面圖形較困難，其關(guān)鍵在于提高每幀圖形處理和繪制刷新速度，以保證每幀三維曲面顯示時的連貫性和完整性。OpenGL是性能卓越的圖形處理工具，采用OpenGL雙緩存和繪圖操作予編譯技術(shù)，較好解決了三維圖形數(shù)據(jù)處理和繪圖刷新速度問題。利用Visual C+調(diào)用OpenGL的三維圖形編程接口成功實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)量的三維曲面圖形的實(shí)時動態(tài)顯示?；贠penGL的三維曲面動態(tài)顯示原理1、基于OpenGL三維曲面圖形顯示原理OpenGL是獨(dú)立于操作系統(tǒng)的開放式三維圖形軟件接口。其主要功能是將三維曲面通過頂點(diǎn)序列或像素點(diǎn)進(jìn)行描述，并進(jìn)行相應(yīng)的透視、光照、紋理操作，最終轉(zhuǎn)換成幀緩存中的圖像數(shù)據(jù)，利用該圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維曲面圖形的著色。三維曲面圖形顯示歸納為以下幾個步驟：(1)在三維場景中建立曲面繪制的模型。選用插值方法、參數(shù)曲面函數(shù)，計(jì)算曲面控制點(diǎn)，進(jìn)行曲面重構(gòu);(2)設(shè)置視點(diǎn)和透視方式;(3)進(jìn)行消隱、光照、紋理、明暗處理;(4)繪制場景，輸出到屏幕窗口。圖1 三維曲面圖形顯示基本流程2、利用雙緩存實(shí)現(xiàn)動態(tài)顯示原理三維曲面動態(tài)顯示需要連續(xù)地繪制三維曲面并顯示場景，用不同的曲面數(shù)據(jù)刷新屏幕視窗。在OpenGL中利用雙緩存技術(shù)，分配兩個幀緩存區(qū)，在連續(xù)顯示三維曲面時，一個幀緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)執(zhí)行繪制曲面命令的同時，另一個幀緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形顯示。當(dāng)前可見視頻緩存稱為前臺視頻緩存，不可見的正在繪圖的視頻緩存稱為后臺視頻緩存。當(dāng)后臺視頻緩存中的數(shù)據(jù)要求顯示時，OpenGL就將它拷貝至前臺視頻緩存，顯示硬件不斷地讀可見視頻緩存中的內(nèi)容，并把結(jié)果顯示在屏幕上。應(yīng)用雙緩存，每一幀三維曲面只在繪制完成之后才顯示出來，所以觀察者可以看到每一幀完整三維曲面，而不是曲面的繪制過程。使用雙緩存實(shí)現(xiàn)三維曲面動態(tài)顯示的步驟如下：(1)設(shè)置OpenGL窗口顯示屬性為雙緩存機(jī)制：auxInitDisplayMode(AUX_DOUBLE|AUX_RGBA);(2)利用OpenGL基本繪圖命令繪制三維曲面;(3)一幀曲面繪圖結(jié)束后緩存拷貝，切換緩存：auxSwapBuffers();SwapBuffers(wglGetCurrentDC();3、利用顯示列表提高程序運(yùn)行效率顯示列表是一組預(yù)先存儲起來留待以后調(diào)用的函數(shù)語句。調(diào)用顯示列表時就按次序執(zhí)行其中的函數(shù)。顯示列表將反復(fù)執(zhí)行的繪圖操作以編譯好的命令方式進(jìn)行存儲，設(shè)計(jì)成命令的高速緩存，而不是動態(tài)的數(shù)據(jù)庫緩存，所以可以優(yōu)化程序運(yùn)行性能。實(shí)現(xiàn)和調(diào)用顯示列表的方法：(1)創(chuàng)建列表：void glNewList(Gluint list,Glenm mode);void glBegin(Glenum