基于OpenGL技术的软件系统设计.doc

第五章 基于OpｅnGＬ技术的软件系统设计
、工作空间及进行碰撞检测等都具有非常重要的指导意义[4］。本章通将如何在Windows环境下使用VＣ＋+、ＯpｅｎGL实现物体的三维实时运动仿真，并利用“模糊神经网络算法”来解决机械手臂到达指定环境中的某点位置运动的问题，为机械运动控制系统的三维运动仿真及操作控制提供了一种新的方法[５2］。
OpｅnGL技术的实现
5。１。1　OpenGL的概述
OpenGL(全称：Ｏpen Grａphｉcs Librａrｙ）是定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口的规格,它用于三维图象(二维的亦可）。OｐｅnGL是个专业的图形程序接口,是一个功能强大, GL。IRIS GＬ是一个工业标准的3D图形软件接口，功能虽然强大但是移植性不好,于是SＧＩ公司便在ＩＲIS GL的基础上开发了OpｅnＧL。OｐenGＬ的英文全称是“Ｏｐｅn Graphｉcｓ　Librａry”,顾名思义，OｐenＧＬ便是“开放的图形程序接口”。虽然Direcｔ　X在家用市场全面领先,但在专业高端绘图领域,OpenGL是不能被取代的主角.
ＯpｅnGＬ是与硬件无关的软件接口，可以在不同的平台如Wiｎdows 95、Wｉndowｓ ＮT、Unix、Lｉnux、MaｃＯS、ＯＳ/，支持ＯpenＧL的软件具有很好的移植性，可以获得非常广泛的应用。由于OpeｎＧＬ是图形的底层图形库,没有提供几何实体图元，不能直接用以描述场景。但是通过一些转换程序,可以很方便地将
ＡutｏCAＤ、3DS/3ＤＳMAX等３Ｄ图形设计软件制作的DXF和3DＳ模型文件转换成ＯpenGL的顶点数组。在OpenＧL的基础上还有Opｅn Ｉnvenｔｏr、Cosmｏ3D、Oｐtimizer等多种高级图形库，适应不同应用，其中，Oｐen Ｉnｖentor应用最为广泛。该软件是基于ＯpｅnGL面向对象的工具包,提供创建交互式3D图形应用程序的对象和方法,提供了预定义的对象和用于交互的事件处理模块，创建和编辑3D场景的高级应用程序单元,有打印对象和用其它图形格式交换数据的能力。
OpeｎGL的发展一直处于一种较为迟缓的态势,每次版本的提高新增的技术很少，大多只是对其中部分做出修改和完善。1９92年７月，，随后又与微软公司共同开发了Wｉndowｓ NT版本的OpeｎＧL,从而使一些原来必须在高档图形工作站上运行的大型3Ｄ图形处理软件也可以在微机上运用。，该版本比１．0的性能有许多提高，并加入了一些新的功能。其中包括改进打印机支持，在增强元文件中包含OpenGL的调用，顶点数组的新特性，提高顶点位置、法线、颜色、色彩指数、纹理坐标、多边形边缘标识的传输速度,引入了新的纹理特性等等。OpenGL 1。5又新增了“ＯpenGL　Sｈadinｇ Laｎgｕａｇe”,该语言是“OpｅnGＬ　”的底核,用于着色对象、顶点着色以及片断着色技术的扩展功能。
ＯpｅnGL 2．０标准的主要制订者并非原来的SGI，而是逐渐在ＡＲB中占据主动地位的３ＤLaｂｓ。2。0版本首先要做的是与旧版本之间的完整兼容性，同时在顶点与像素及内存管理上与DｉｒｅctX共同合作以维持均势。ＯpeｎGＬ １．3的现有功能加上与之完全兼容的新功能所组成，如图５-１
。借此可以对在ARB停滞不前时代各家推出的各种纠缠不清的扩展指令集做一次彻底的精简。此外，硬件可编程能力的实现也提供了一个更好的方法以整合现有的扩展指令[５１]。
5． OpeｎGL三维成形过程
OpeｎGL具有超强的图形绘制能力，包括绘制物体、启动光照、管理位图、纹理映射、动画、图形增强及交互技术等功能。综合以上功能，作为图形硬件的软件接口,OpenGL主要是将三维的物体投影到一个二维平面上，之后处理得到像素,(Veｒtex）与描述图像的像素(Ｐixel），在执行一系列操作后，,OpeｎGL是基于点的。在OpenGL中,无论何种情况，指令总是被顺序处理。有一组顶点定义的图元（Ｐiｒmｉｔivｅ）执行完绘制操作后，后继图元才能作用［53］。简单的图形生成过程如图1。１所示。
（１）　对图元的定义：图元由一组顶点定义,，可以使用２～4个坐标。顶点信息可以由位置