dem分析与可视化-第5章

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1、第五章地形三维显示的基本理论江文萍jiangwenping2008@126.com武汉大学资源与环境科学学院2015.105-1三维图形显示流程一、OpenGL介绍OpenGL（OpenGraphicsLibrary）是AT&T公司UNIX软件实验室、IBM公司、DEC公司、SUN公司、HP公司、Microsoft和SGI公司在GL(GraphicsLibrary)的基础上联合推出的三维图形标准，它实际上是一种图形与硬件的接口。OpenGL是开放式图形工业标准，是绘制高真实感三维图形，实现交互式视景仿真和虚拟现实的高性能开发软件包。国内外相继推出

2、专门对OpenGL进行硬件加速的三维图形加速卡，从而为OpenGL提供了广阔应用前景。基于OpenGL进行三维显示和交互，是当前的发展趋势。OpenGL实际上是一种与硬件无关的编程界面，可以建立活动的三维几何对像的交互式程序。它可以在连接各种计算机的网络环境中。它独立于硬件设备、窗口系统和操作系统。作为一种开放的图形标准，用OpenGL编写的软件可以在UNIX系统和Windows95/NT间实现移植。此外，OpenGL是网络透明的，在客户/服务器（Client/Server）体系结构中，OpenGL允许本地和远程绘图。5-1三维图形显示流程Ope

3、nGL给Windows系统带来了一种新的图形编程模式。使用GDI时，程序员考虑的是如何用画笔或画刷来绘制一幅图片。而OpenGL程序员则将物体在三维场景中分解成为许多多边形，然后让OpenGL在根据光照、阴影、纹理和消去隐藏面等计算后，再生成一幅极其逼真的三维场景图。而且，Windows95/NT下的OpenGL对工业标准的OpenGL做了扩展。Windows95/NT环境下的OpenGL包括核心库、实用库、辅助库三部分，共约100多个功能强大的图形函数以及几个WGL函数和Win32函数。其基本功能包括：模型绘制、模型观察、颜色模式的指定、光照应

4、用、图象效果增强、位图及图象处理、纹理映射、多缓存应用、实时动画、交互技术等。利用OpenGL可以创作出高质量的独立于操作系统和硬件平台的三维彩色图形和动画。5-1三维图形显示流程OpenGL实用库（GLU）利用较低层OpenGL命令编写一些执行特殊任务的例程，如纹理映射、坐标变换、多边形网格化，NURBS曲线和曲面等。GLU例程前缀用glu。OpenGL的XWindow系统扩充（GLX）在使用XWindow系统的机器上，提供一种OpenGL现场（context），并把它与可绘（drawable）窗口关联起来的方法。GLX作为OpenGL的附件提

5、供。GLX利用前缀glx。5-1三维图形显示流程OpenGL辅助库（AuxiliaryLibrary）这个库建立一系列简单而又完整的编程例子，例如初试化窗口、监控输入，以及绘三维对像等。辅助库例程用前缀aux。其它基于OpenGL的开发工具OpenGLInventorOpenGLOptimizerOpenGLPerformerMultigenCreatorVega5-1三维图形显示流程OpenGL的主要功能1，建模：不但有简单的点线面还提供了复杂的三维物体（球、锥等）以及复杂的曲线曲面（Bezier、Nurbs等）绘制函数；2，变换：主要包括基本

6、变换（平移、旋转等）和投影变换（平行、透视投影等）；3，颜色模式设置：RGBA模式、ColorIndex颜色索引；4，光照和材质设置：OpenGL光有辐射光、环境光、漫反射光、镜面光；材质是用光反射率来表示的。场景中物体最终反映到人眼的颜色是光的RGB分量和材质的RGB分量叠加形成的；5，纹理映射：主要表达物体表面的细节；6，位图显示和图像增强：图像功能除了基本的复制和图像象素读写外，还提供融合（Blending）、反走样（Antialiasing）、雾柔化（Fog）等特殊的图像处理效果；5-1三维图形显示流程7，双缓冲（DoubleBuffer

7、ing）动画：双缓冲即前台缓冲和后台缓冲。后台计算场景、产生画面，前台显示后台已经计算好的画面；8，交互技术：主要是提供三种工作模式：绘图模式、选择模式和反馈模式。绘图模式完成场景的绘制，可以借助物体的几何参数及运动控制参数、场景的观察参数、光照参数和材质参数、纹理参数、OpenGL函数的众多常量控制参数、时间参数等和Windows对话框、菜单、外部设备等构成实时交互的程序系统。在选择模式下，则可以对物体进行命名，选择命名的物体，控制对命名的物体的绘制。而反馈模式则给程序设计提供了程序运行的信息，这些信息也可反馈给用户，告诉用户程序的运行状况和监

8、视程序的运行进程。9,其它：利用OpenGL还能实现深度暗示（DepthCue）、运动模糊（MotionBlur）等特殊效果。5-1三维