第一章 交互式三维图形软件开发系统.doc

第一章交互式三维图形软件开发系统 ?本章开头两节将解答这个问题。软件工程的主要目标是提高质量与生产率,如果没有软件工程思想方法的指导,、编程、扩展等工作可能会陷入混乱的困境。,以及提高质量与生产率的三种基本策略:“复用”、“分而治之”和“优化—折衷”。,主要从“体系结构设计”、“模块化设计”、“数据结构与算法设计”、“用户界面设计美学”和“程序设计风格”五个方面论述。,是很多大公司与机构争夺的法宝。历史上曾出现的图形标准有Core、GKS、PHIGS、PEX、GL、Dore、RenderMan、Hoops、OpenGL等等。经过了竞争与淘汰,目前OpenGL占据了领导地位,成为国际上公认的3D图形工业标准。SGI公司是赢家,它于1990年着手研制OpenGL。,。。OpenGL及其应用程序已在Unix与PC平台得到广泛的应用。图形标准存在显而易见的优点:它不仅加速了3D应用程序的开发,而且使应用程序的可移植性更好。但是标准亦存在着缺点,AndriesVanDam指出:“标准是很多人经过多年的努力共同创建的,它的规范与实现总是落后于最新技术。经验表明,绝大多数领域最先进的设计都是极小数精英小组创作的,但是标准却是一个庞大委员会的技术、政治折衷的产物”[Dam1998]。OpenGL的发展已近10年,。在开发交互式3D图形应用程序方面,OpenGL存在明显的不足:(1)OpenGL与窗口系统无关,不提供任何交互手段,必须由程序员自己编写所有的交互功能。(2)OpenGL应用程序性能的优化是程序员面临的一大困难。OpenGL的API(编程接口)非常灵活,不仅针对硬件与软件的优化方法多而相异,即便对于同一数据结构或算法,如果代码的组织不同亦会产生显著的性能差异。(3)OpenGL的API是低级的C函数,不提供可复用的对象库或者应用程序框架,开发效率不高。以上几点表明,除非开发人员既精通图形系统又精通窗口系统的编程,否则难以开发出较好的基于OpenGL的交互式3D应用程序。由于标准不能被轻易创建与修改,它往往跟不上技术的发展与市场的变化。而3D图形是迅猛发展的领域,为了克服这个困难,人们往往在图形标准之上再建立更高级的开发工具(3DToolkit或3DEngine)。基于OpenGL的著名的开发工具有:一、OpenInventorOpenInventor是从SGI的IrisInventor发展而来,适合于开发面向对象的交互式3D图形应用程序。其核心是围绕SceneGraph的庞大的C++类库,它提供场景编辑、交互式绘制、文件输入输出等功能以及相应的图形用户界面。OpenInventor是通用的商业化软件,由OpenInventor体系结构委员会制定标准,可以在多个平台运行。PC平台的OpenInventor由TGS公司开发与销售。[Wernecke1994][Wang1997]OpenInventor的基本特征是“大而全”,如果你只要开发很小的3D应用程序,使用OpenInventor就象让相扑运动员去干针线活那样笨。二、IrisPerformerIrisPerformer是高性能实时3D图形开发系统,由SGI公司研制,专用于SGI的高档图形工作站。IrisPerformer提供高层的场景结构,支持多CPU、场景多层次细节(LOD)管理。不提供用于3D交互的图形用户界面。[Rohlf1994]IrisPerformer我只听说过但没有亲手用过。总统套房好是好,可老百姓住不起。三、OpenGLOptimeizer/Cosmo3D OpenGLOptimeizer/Cosmo3D是面向大型CAD/CAE与可视化应用的开发系统,由SGI公司研制。它可以将大型复杂的造型简化,并快速地绘制。但由于该产品推出的时间不长,短期内难以被广泛采纳。[Paul1997] 所有的新产品都说自己好并且对用户“必不可少”,但用户总免不了疑神疑鬼,还是等它成熟了再用。四、GLUTGLUT的核心是个小型的C函数库,这些函数可以创建OpenGL窗口、弹出菜单、响应鼠标事件,并可以绘制简单的常见几何形体。GLUT可在X-Window,WindowsNT,OS/2等系统下运行,特别适合于开发不需要复杂界面的OpenGL示例程序。GLUT的源程序是公开的,并且提供了百余个