虚拟环境中光影特效动态建模的研究与实现

摘要

交互性、构想性和沉浸感是虚拟现实技术的三个基本特征。其中,沉浸感是指用户对虚拟现实的投入程度,它很大程度上影响了用户的虚拟体验,该特性的实现程度是虚拟现实技术优劣的重要指标。虚拟环境是虚拟现实技术的一个比较核心的研究内容,其真实性是决定用户能否沉浸其中的重要因素。
　　 光影特效作为现实生活中最司空见惯的动态景象,其存在与否直接影响到虚拟环境的真实程度,但是由于其实时性,非物质性等特点,在虚拟环境中,只能通过动态建模来实现,这也是本文的主要工作内容
　　 本文对比较常见的几种光影现象包括倒影,高光,球体折射,阴影等进行了深入的分析研究,在此基础上利用OpenGL三维图形开发包动态建模实现。
　　 本文首先对OpenGL本身的工作流程,以及几何变换,光照模型及片断测试等特性进行了深入的剖析理解,这是实现后面光影特效建模的工具基础。
　　 随后,本文对要实现的各种光影现象的各种特性等进行了详尽的分析研究,在此基础上选取适当的实现手段,进行编程实现。其中,倒影的实现用到了相应的矩阵变换以及OpenGL本身的模板测试,混合等技术,高光的实现主要是对OpenGL本身提供的光照功能的综合应用,球体的折射效果是一种模拟实现,用到了OpenGL拷贝纹理和自动纹理映射等技术,然后,用两种算法:平面投影和阴影体为指导,完成了动态阴影的实现。
　　 本文最后,利用MFC窗口开发工具作为OpenGL的渲染窗口环境,实现了一个综合的虚拟环境系统,来展示各种光影特效的最终效果。在该综合环境系统中,加入了静态模型导入,天空穹,操作器及模型选择等模型,使整个虚拟环境系统更加完整。