基于OpenGL下光照图形的研究

摘要

近年来，真实感图形技术发展很快，在产品设计、动画、场景漫游等领域都有广泛地应用。本文主要研究了真实感光照图形的理论和在VC++6．0环境下如何使用OpenGL生成真实感光照图形。光照处理是增强图形真实感最重要的组成部分，包括光照模型的选择和明暗处理。在吸取了计算机图形学、计算机科学、数学、物理光学等众多领域大量先进理论成果的基础上，系统地论述了基于OpenGL下光照图形的研究和实现及其相关理论、技术和算法。 OpenGL作为一种图形与硬件的接口，与其他图形程序开发工具相比较，它提供了众多图形函数，直观的编程环境简化了三维图形程序。OpenGL的光照处理也体现出其在真实感图形开发的技术优势。目前，支持实现真实感绘制的工具很多，尤以penGL图形库技术为佳，它己成为三维图形的开发标准。 本文主要做了以下几方面的工作：具体包括光照模型的基本理论、三维几何造型技术、曲面造型方法、OpenGL的工作原理及相关技术、改进的光照模型中的镜面反射向量的算法、真实感光照图形的实现。 最后，基于上述理论及成果，以WindowsXP系统和Visual C+十6．0为平台，利用基本OpenGL函数编程技术实现了一系列光照图形。实现了线框、明暗和不同角度的光照图形，显示出了真实感光照的效果且具有实时动态控制功能。本课题具有较重要的理论和实践指导意义。

目录

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摘要

第一章绪论

1.1课题的研究目的和意义

1.2目前国内外真实感光照图形的研究状况

1.3课题研究的主要工作

1.4本文组织

第2章图形的生成过程

2.1计算机图形系统

2.1.1光栅扫描显示系统的结构

2.1.2帧缓冲存储器

2.1.3帧缓冲器图形系统原理

2.2光照图形绘制的实现步骤

2.3物体造型技术

2.3.1三维图形中的几何图元

2.3.2三维物体的构造模型

2.3.3贝塞尔曲线曲面

2.4透视变换

2.5隐藏面消除

第3章光照模型

3.1光照模型概述

3.2局部光照模型

3.2.1环境反射光

3.2.2漫反射光

3.2.3镜面反射光

3.2.4 Phong光照模型

3.2.5光线强度衰减

3.3明暗处理

3.3.1平面明暗处理

3.3.2光滑明暗处理

3.4镜面反射光向量的算法

本章小结

第四章OpenGL的工作原理及相关技术

4.1 OpenGL概述

4.2 OpenGL图形库的主要技术特点

4.3 OpenGL函数构成

4.4 OpenGL图形处理系统结构

4.5 OpenGL工作流程

4.6 OpenGL图形操作步骤

4.7 OpenGL主要图形功能

4.8 OpenGL基本程序结构

本章小结

第五章 基于OpenGL的图形生成

5.1图元生成

5.2 OpenGL曲面造型

5.3绘制曲面的函数设置

5.4 OpenGL的投影变换

5.4.1正射投影

5.4.2透视投影

5.5隐臧面消除

本章小结

第六章利用OpenGL实现光照图形

6.1真实感图形绘制技术的实现步界骤

6.2基于OpenGL绘制真实感图形的基本框架

6.3OpenGL颜色

6.3.1计算机颜色

6.3.2颜色模式

6.4 OpenGL光源

6.5材质属性

6.6材质与光源的相互作用

6.7 OpenGL光照方程

6.8 OpenGL光照实现

6.9利用OpenGL实现光照图形

6.9.1 VC++环境下的OpenGL程序框架

6.9.2利用OpenGL的辅助函数库实现光照图形

本章小结

第七章总结与展望

7.1 论文总结

7.2展望真实感图形学的未来发展及研究方向

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢

附录