基于OpenGL的天体运动模拟系统的设计与实现【文献综述】

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1、毕业论文文献综述计算机科学与技术基于OpenGL的天体运动模拟系统的设计与实现引言：本系统是基于OpenGL库的运用，结合面向对象方法开发的。OpenGL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，调用方便的底层图形库。OpenGL的英文全称是“OpenGraphicsLibrary”，顾名思义，OpenGL便是“开放的图形程序接口”。OpenGL仍然是唯一能够取代微软对3D图形技术的完全控制的API。通过利用OpenGL的三维图形软件包，深入了解运用VisualC++制作一个基

2、于OpenGL的天体运动模拟系统。体现人机交互。充分运用项目开发、面向对象、算法等。1科学计算可视化介绍1.1科学可视化的发展科学计算可视化的基本含义是运用计算机图形学或者一般图形学的原理和方法，将科学与工程计算等产生的大规模数据转换为图形、图象，以直观的形式表示出来。它涉及计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计及图形用户界面等多个研究领域，已成为当前计算机图形学研究的重要方向。 研究表明，人类获得的关于外在世界的信息80%以上是通过视觉通道获得的。经过漫长的进化，人类视觉信息处理具有高速、大容量、并行工作的特点。常言所说“百闻不如一见”，“一图胜过

3、千言”，就是这个意思。这些特点早已为祖先们所认识和应用。古长城上的烽火台，显示了先民的智慧，可以将重要的信息迅速大范围传递。作为千百年来文明载体的“图书”，“图”是在“书”前的！“河图洛书”的传说，显示出“图”在我们文明的发端及以后的发展中所起的作用。今天，设计图是借助纸张的媒介表达创意，工程图是现代工业生产的依据。可视化依然继续着借助形象化方法表达人类意图的传统。我们将看到，可视化技术产生的图是一种全新的形式。可视化技术的出现有着深刻的历史背景，这就是社会的巨大需求和技术水平的进步。可视化技术由来已久，早在20世纪初期，人们已经将图表和统计等原始的可视化技术应

4、用于科学数据分析当中。随着人类社会的飞速发展，人们在科学研究和生产实践中，越来越多地获得大量科学数据。计算机的诞生和普及应用，使得人类社会进入了一个信息时代，它给人类社会提供了全新的科学计算和数据获取手段，使人类社会进入了一个“数据的海洋”7，而人们进行科学研究的目的不仅仅是为了获取数据，而是要通过分析数据去探索自然规律。传统的纸、笔可视化技术与数据分析手段的低效性，已严重制约着科学技术的进步。随着计算机软、硬件性能的不断提高和计算机图形学的蓬勃发展，促使人们将这一新技术应用于科学数据的可视化中。 借助航天航空、遥感、加速器、CT（计算机断层扫描）、MRI（核磁

5、共振）、计算机模拟（如核爆炸）等手段，人类获取数据的能力飞速提高，每天产生的数据已经不是大量，而是称为海量。一项统计表明，人类每天需要处理的数据量在80年代一般是在百万字节数量级，90年代已经增加1000倍以上，而且增加的趋势还在加强。面对堆积如山的数据，及时解读，获取有用的信息成为人类面临的巨大挑战。传统的数字或字符形式的处理显然无法满足需要。可视化技术，在这个意义上就成为了“科学技术之眼”，它是科学发现和工程设计的工具！1.2科学计算可视化的技术应用从可视化技术的诞生之日起，便受到了各行各业的欢迎。在过去的十年里，可视化的应用范围已从最初的科研领域走到了生产

6、领域，到今天它几乎涉及到了所有能应用计算机的部门。在这里，我们将简要列举一些应用可视化技术的例子。 （1）医学在医学上由核磁共振、CT扫描等设备产生的人体器官密度场，对于不同的组织，表现出不同的密度值。通过在多个方向多个剖面来表现病变区域，或者重建为具有不同细节程度的三维真实图像，使医生对病灶部位的大小、位置，不仅有定性的认识，而且有定量的认识，尤其是对大脑等复杂区域，数据场可视化所带来的效果尤其明显。借助虚拟现实的手段，医生可以对病变的部位进行确诊，制定出有效的手术方案，并在手术之前模拟手术。在临床上也可应用在放射诊断、制定放射治疗计划等。（2）生物、分子学在

7、对蛋白质和DNA分子等复杂结构进行研究时，可以利用电镜、光镜等辅助设备对其剖片进行分析、采样获得剖片信息，利用这些剖片构成的体数据可以对其原形态进行定性和定量分析，因此可视化是研究分子结构必不可少的工具。（3）航天工业飞行器高速穿过大气层时周围气流的运动情况和飞行器表面的物理特性的变化，在现有的流场可视化技术下，可以非常直观的展现出来。尤其是对飞行器的不稳定现象、超音速流的研究，这是计算流体力学里的新课题，借助可视化技术，许多意想不到的困难都可以迎刃而解了。（4）工业无损探伤在工业无损探伤中，可以用超声波探测，在不破坏部件的情况下，不仅可以清楚地认识其内部结构，

8、而且对发生变异的区域也可