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基于OpenGL纸盒CAD系统的三维渲染褐煤查线器福田配件防腐涂料称量设备Frc

发布时间:2024-01-09 12:48:44 阅读: 来源:腰果厂家

基于OpenGL纸盒CAD系统的三维渲染功能研究

随着社会的发展,包装在现代社会中的作用已不容忽视。包装容器多种多样,但是,在各类包装容器中,纸制品包装容器重量轻、无污染、可回收,利于环境保护和资源再利用,是一种十分有发展前途的包装方式。但是用传统方式生产纸制品包装容器,不仅浪费人力和财力,而且在当今社会也已不能满足厂家和用户的需要了。比如,在产品包装的设计中,厂家总是希望先观看产品的总体设计效果,如果采用制作实物模型来检查设计效果,会耗费大量的人力和财力。如果我们采用计算机辅助设计,即将设计效果图在计算机上呈现给用户,如果用户不满意,可以在计算机上直接对产品的包装进行修改,这就可以节约大量的人力和财力。但是,对纸盒进行三维描述,并显示其真实感图形,对普通编程人员来说也并不是一件容易的事。而如果我们借助于OpenGL,就会使设计变得简单多了。一、OpenGL简介

OpenGL是在SGI等多家世界闻名的计算机公司的倡导下,以SGI的GL三维图形库为基础制定的一个通用共享的开放式三在校准进程中发现3个问题:维图形标准,它独立于窗口系统和操作系统,以OpenGL为基础开发的应用程序可以十分方便地在各种平台间移植。OpenGL可以与Visual C++紧密接口,可保证算法的正确性和可靠性。具体地说,OpenGL的功能如下:

1.几何建模:OpenGL不仅提供了绘制点、线、多边形等基本形状的函数,还提供了绘制复杂的三维曲线、曲面和三维物体(如球、椎体和多面体等)的函数。应用这些建模函数,可以构造出几乎所有的三维模型。

2.坐标变换:OpenGL图形库的变换包括基本变换和投影变换。基本变换有平移、缩放和镜像4种变换,投影变换有平行投影(又称正射投影)和透视投影两种变换。其变换方法与机器人运动学中的坐标变换方法完全一致,有利于减少算法的运行时间,提高三维图形的显示速度。

3.颜色模式设置:OpenGL颜色模式有两种,即RGBA模式和颜色索引模式。

4.光照和材质设置:用OpenGL绘制的物体可以加上灯光,这使得绘制的物体和真实世界的物体极为相似。OpenGL可窝笼窝床设置四种光,即辐射光(Emitted Light)、环境光(Ambient Light)、镜面光(Specular Light)和漫反射光(Diffuse Light)。可以指定光的颜色、光源位置等相关参数。物体被光照成类似现实物体,还与物体材质有关。材质用光反射率表示。场景中物体最终反射到人眼的颜色是光的红、绿、绕线机蓝分量与材质红、绿、蓝分量的反射率相乘后形成的颜色。

5.纹理映射(Texture Mapping):利用OpenGL纹理映射功能可以十分逼真地表达物体表面细节。

6.位图显示和图形增强:图像功能除了基本的拷贝和像素读写外,还提供融合(力争突破1批关键新材料Blending)、反走样(Antialiasing)和雾(Fog)的特殊图像效果处理。以上三条可使被仿真物体更具真实感,增强图形显示的效果。

7.双缓存(Double Buffering)动画:双缓存即前台缓存和后台缓存,简而言之,后台缓存计算场景、生成画面,前台缓存显示后台缓存已画好的画面。

此外,切丝机利用OpenGL还能实现深度暗示(Depth Cue)、运动模糊(Motion Blur)等特殊效果,从而实现消隐算法。

二、纸盒CAD系统的三维渲染功能的研究

在纸盒CAD系统中,三维效果的渲染是一个很重要的方面,具体来讲利用OpenGL实现纸盒CAD系统的三维渲染,主要包括以下几个方面。

1. 光照和物体的材质

光照处理是绘制逼真三维图形的一个重要步骤。OpenGL中提供了许多照明参数以压痕残余深度h代表硬度的高低用以调整光照方式,通过恰当地使用各种光源和定义物体表面的材质特征,可以产生多种不同的视觉效果。如果不对三维物体进行光照处理,三维物体将与二维图形没有什么差别。另外光照还是决定观察到的物体的一个重要因素。

OpenGL中将光视为由红、绿、蓝三种成分所组成,光源的特性由所发出的三种颜色的光的比例来确定,而物体表面的材质特性则决定于沿各个方向这三种颜色光的反射比例。利用OpenGL设置光源比基础开发的光源设置既简单,速度又快,它在关照模拟中将光线分为辐射光、环境光、漫发射光和镜面反射光四种独立的成分,并通过叠加四种成分光源得到整体光照效果。

OpenGL中将物体材料的颜色近似认为是由其对入射光中的红、绿、蓝各成分的反射比例决定的。比如,一个理想的红色球将反射所有红光并吸收所有绿光和蓝光。这样的球在白光和纯红光照射下表现是一致的,都是红色球;然而在不含红光成分的光(如纯绿光)的照射下则呈现为黑色(因为没有光被反射)。

光照和物体材质的定义,可以在上述建立的程序框架中,添加myinit()函数,在此函数中定义。如图1和2所示,在光照下的纸盒和无光照下的纸盒,由此我们可以看出,光照对于三维物体的显示有着至关重要的作用。

2.纹理映射

在三维图形绘制中,纹理映射是广泛使用的,同时纹理映射也是一个相当复杂的过程,采用一般的技术,纹理映射将是一个很浩大的工程,OpenGL提供了一种简单的纹理映射的方法,它可以将扫描的物体,真实纹理映射到绘制的三维物体的表面,从而大大减少了纹理映射的工作。在OpenGL中,纹理可以是图像,也可以在物体表面自动生成纹理。但是,应注意的是,在OpenGL中使用纹理映射技术只能在RGBA模式下使用,不适用于颜色索引模式下。

3.反走样

利用计算机绘图时,经常会发现图像中的直线,特别是几乎水平或垂直的线条,看起来是锯齿形的,这是因磨浆机械为理想的线在计算机图形中总是用一系列像素来近似的,而这些像素又必须位于像素栅格内,因此而产生了这种参差不齐的线型。这就是走样。反走样即是消除这种现象。OpenGL在消除走样时同时利用了混合技术来实现,反走样可以通过函数glHint()实现,反走样处理的开关是用命令glEnable()的相关参数来控制的。这些参数可以是GL_POINT_SMOOTH、GL_LINE_SMOOTH、GL_POLYGON_SMOOTH,分别启动点、线、多边形反走样。

4.动画

在进行了以上的操作后,我们可以利用动画从不同角度来观察纸盒的三维效果图。OpenGL是通过双缓存实现动画的。绘图前,OpenGL先分配两个颜色缓存区,在绘图的过程中,一个缓存区执行绘图命令,同时另一个缓存区进行图形显示,这样就可以使所显示的图形连续变化,达到动画的效果。

使用双缓存时必须注意以下两点:

·显示属性要设置成双缓存机制。

·绘图结束后要加上切换缓存命令。

使用MFC编写OpenGL程序是通过SwapBuffer()函数实现缓存切换的。

利用OpenGL双缓存的动画显示功能,我们可以观察纸盒的成型过程,可旋转展示其立体的结构图。使用户方便地选择盒型。在用户满意后,还可将其三维立体图展开成盒片图,从而进行生产。

OpenGL是一个性能卓越的三维图形库,利用OpenGL来对纸盒CAD系统进行三维场景的渲染,大大降低了从底层开发的难度,并且可以达到更加理想的效果。将OpenGL应用于纸盒CAD系统,为纸盒三维场景的渲染提供了一种有效快捷的方式。

作者:赵荣丽 谢 利

来源:广东包装

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