基于OpenGL技术实现三维场景中的交互式CAI

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1、维普资讯http://www.cqvip.com计算机与现代化2003年第8期JISUANJIYUXIANDA／HUA总第96期文章编号：1006-2475(2003)08—0055．03基于OpenGL技术实现三维场景中的交互式CAI马星国，王尧南，杨猛(沈阳工业学院机械工程分院，辽宁沈阳110016)摘要：借助OpenGL虚拟现实技术，以一种新的思维，解决了传统的三维动画演示类CA／软件缺乏交互性的问题；用户可以自由选择在本机或是网络中运行本软件．并且通过完全交互方式对机械原理课程中各机构进行实时三维建模及演示，

2、实现辅助教学甚至交互式设计的功能。关键词：机械原理；OpenGL；交互设计；虚拟现实；CA／中图分类号：TP391．9；G434文献标识码：AMAXing-guo，WANGYao-nan，YANGMeng(SchoolofMechanicalEngineering，ShenyangInstituteofTechnology，Shenyang110016，China)Abstract：Lackofinteractionisadefectof3DanimationCA／software．OpenGLtechniqueis

3、introducedintothisarticlewithawholenewthinking，whichcallbeasolutionofthisproblem．RunningthissoftwareinlocalmachineOFnetwork，UsersCallrealizethefunctionsofCA／andeveninteractive-designthroushinteractiveandrealtimemodelingofeverykindofmechanisn3s．Keywords：mechanic

4、alprinciple；OpenGL；interactivedesign；virtualreality；CAI作站开发的IRISGL演变而来，是“一种到图形硬件IJ引旨的软件接El”。作为一种三维工具软件包，OpenGL在机械原理作为工科高校机械类学生所必修的一交互式三维图形建模能力和编程方面具有无可比拟门技术基础课，所研究的对象为各种机构，而课程教的优越性，近年来，几乎所有的3D图形卡生产厂商学中学生对各种机构的空间构成、各种机构运动过程都把支持OpenGL作为重要的基本配置，OpenGL已经的认识等问题一直是该课

5、程的难点，学生缺乏对机构随之成为一个新的业界标准。及其运动的空间想象力的问题亟待解决。随着计算1机构模型的创建机辅助教学的不断普及应用，采用三维动画对机构进行演示的方式在一定程度上解决了这个问题，但是，1．1OpenGL构造并演示三维机构模型的基本步骤这种方式也存在一定弊端：三维动画只能以固定的大(I)设置像素格式：这一步操作告诉OpenGL绘制小、视角、以及运动参数进行演示，交互性较差。如果风格、颜色模式、颜色位数、深度位数等重要信息。在可以让用户自由观看到根据特定参数建立起来的机本软件的设计中，笔者始终采用双缓存

6、技术、屏幕绘构以及运动演示，才会充分发挥计算机辅助教学的巨制、RGBA颜色模式、24位颜色深度等设置。大优势，在本软件系统的设计中，笔者采用在Delphi(2)建立模型：根据基本图元的特定组合在场景6．0环境中的OpenGL开发技术，很好地解决了这个中建立机构的三维模型，并根据具体的位置以及形态问题。对其进行数学描述。OpenGL(开放式图形库)由SGI公司为其图形工(3)舞台布置：把机构放在三维空间的适当位置，收稿日期：2002—11-11作者简介：马星国(1963一)，男，辽宁昌图人，沈阳工业学院机械工程分院教授

7、，硕士生导师，硕士，主持研究、完成多项国家、省部级科研项目，全国优秀教师，国务院政府特殊津贴获得者，研究方向：机械CAD、计算机仿真、现代CAI技术；王尧南(1979一)，男，辽宁人，硕士研究生，研究方向：虚拟现实技术、现代多媒体教育技术。维普资讯http://www.cqvip.com56计算机与现代化2003年第8期并设置合适的三维透视视觉体以观察场景。一个包括34个三维坐标值的数组(在这里还需要注(4)效果处理：设置机构的视觉特征(颜色、光学意，除了用关键点构造上下表面，还需要重用这些点性能及纹理映射方式等)，

8、并在场景中加入光照、雾表现侧面)。考虑到随后进行的光照计算，将关键点化、融合以及反走样等处理，使场景更具有真实感。的法向量值经计算后赋给法线数组wholenormal[0．．(5)光栅化：把模型及其颜色信息转化为可以在33，0．．2]。然后使用OpenGL对顶点数组的支持，即计算机屏幕上显示的像素信息，实现模型演示。可作出齿的模型，关键代码如下