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OpenGL的光照处理及外部模型数据转化

冯渊  
【摘要】:科学可视化、计算机动画和虚拟现实是最近在计算机图形学领域内的三大热门研究方向,而数字城市又是虚拟现实技术中的焦点。科学可视化、计算机动画和虚拟现实的核心技术都是三维真实感图形。目前,三维图形在很多领域均有着广泛的应用。而在图形处理中,OpenGL无疑是最佳的三维图形标准之一。它是开放的,具有GL的功能,适用于多种硬件平台及操作系统,在性能上表现得异常优越。 目前基于OpenGL的三维图形可视化技术在数字城市领域中的应用还存在一些尚待改进之处,其中重要的是数字城市系统所需软硬件环境配置较高、系统运行速度较慢,光照处理模型较为简单,OpenGL下建模比较困难,并且模型较粗糙。这些问题给项目质量带来很大问题,往往不能满足系统使用者的直观视觉要求。本论文主要针对以上问题中的光照处理、建模改进这两个问题,研究对复杂光源控制及建模改进的方法,其中建模改进主要考虑通过外部模型数据转化来实现的。在对其进行研究后,实现了光源控制模块和外部模型数据转化模块,可对复杂光源进行有效控制,可将3ds、DXF模型数据转换至OpenGL下绘制,从而有效减少建模工作量,提高模型质量。以上模块已在数字化珠江新城项目中得到实现。 文章分为6部分。第一部分是技术背景、我在论文中的工作;第二部分是虚拟现实、数字城市和OpenGL的简介;第三部分详细介绍了项目中的模块划分及功能;第四部分分析了基于OpenGL的三维图形可视化技术在数字城市领域中的部分相关技术;第五部分析了光照处理技术及光照模型的实现;第六部分是外部模型数据转化的实现;最后是整个系统局限性以及未来的发展的分析。


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