OPENGL中3DMAX模型的应用
来源:互联网 发布:英语私教 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/04/28 20:37
OPENGL中3DMAX模型的应用
方 斌
(贵航集团飞机设计所,贵州 安顺 561000)
摘 要:阐述如何在OPENGL三维编程中实现3DMAX数据模型的程序控制,成果可用于飞机飞行的运动模拟和飞行实时监控等领域中。 OPENGL;3DMAX;ASE文件;投影和变换 中图分类号: 0 前 言 OPENGL是一个硬件和图形软件接口,由于它在三维真实感图形制作中性能优秀,诸如Microsoft、SGI、IBM、DEC、SUN等计算机主导公司都采用了OPENGL标准,OPENGL已经成为事实上的高性能和交互式视景标准。Microsoft 公司在Window95/NT操作系统中支持OPENGL前,只有在昂贵的图形工作站上才能运行OPENGL程序,随着支持OPENGL图形加速卡的出现和PC机性能的提高,OPENGL在PC机上得到广泛的应用。OPENGL中很容易实现模型的各种变换、着色、光照、纹理、交互操作和动画,但是它只能提供基本几何元素的造型函数,使得复杂模型的建模相对困难。3DMAX是Kinetix公司的三维图形建模和动画软件,能方便建立各种复杂物体模型,但是很难进行程序控制。因此,我们自然想到在3DMAX中建立好复杂模型后,在OPENGL中实现对其方便控制和变换。 1 OPENGL的基本操作 ①物体的绘制:通过点、线、多边形实现。 ②变换:投影变换、几何变换、裁剪变换、视口变换。 ③着色:OPENGL提供RGBA模式和颜色索引模式,提供224种颜色。 ④纹理映射:在具体模型表面加上现实世界中物体的纹理,可使三维模型更生动。 ⑤交互操作和动画:OPENGL辅助函数库提供了消息响应函数,可以较方便的实现交互程序控制。 ⑥其它:光照、反走样、混合、雾化等功能。 2 3DMAX ASE模型描述及OPENGL控制 在3DMAX中建立好模型后,仅以三角形网格方式存为ASE文件(ASCII文件),在程序中我们需建立对应的模型数据结构,本文以C语言数据结构为例。 例子ASE文件包含简单的一个金字塔和球体,具体内容如下(略去头部): *GEOMOBJECT {//单个物体模型的开头 *NODENAME "Pyramid01"//物体名称 · · · · *MESH {//网格 *TIMEVALUE 0 *MESHNUMVERTEX 6//物体的顶点数 *MESHNUMFACES 8//物体的三角形面数 *MESHVERTEXLIST { *MESHVERTEX00.00000.000030.0000//顶点坐标 · · · · *MESHVERTEX50.00000.00000.0000 } *MESHFACELIST {//面号和构成面的顶点 *MESHFACE0:A:0 B:1 C:2 AB:1 BC:1 CA:0 · · · · *MESHFACE7:A:4 B:5 C:1 AB:0 BC:1 CA:1 } } · · · · } *GEOMOBJECT {//格式同上个物体 *NODENAME "Sphere01" · · · · } 分析上面的ASE文件结构,可得到通用的对应ASE文件的C模型数据结构如下: 点的定义:typedef struct PointType{ double x,x,y; } POINTTYPE; 三角形面的定义 typedef struct FaceType{ int a,b,c; }FACETYPE; 单个物体的定义 typedef struct ObjectType{ int VertexNum;//点的个数 POINTTYPE *PointList;//点列表 int FaceNum;//面的个数 FACETYPE *FaceList;//面列表 OBJECTTYPE *Next;//指向下一物体的指针 }OBJECTTYPE; 多个物体 typedef struct ObjectsHead{ int ObjectNum;//物体的个数 OBJECTTYPE *ObjectList;物体的列表 }OBJECTSHEAD; ■从ASE文件导入物体数据 int GetObjects(char *FileName,OBJECTSHEAD *Objects) //从文件中读入到Objects 中 {FILE fp;//文件指针 char line[200];//存储文件中一行的数据 OBJECTTYPE *p,q;POINTTYPE tempoint; FACETYPE tempface; if (fp=open(FileName,"r")<=0) then return -1;//读文件失败 Objects→ObjectList=NULL; Objects->ObjectNum=0; while(not eof(fp)) { getlint(fp,line);//从文件中读入一行到Line;自定义函数;if(JudgeIn(line,"GEOMOBJECT")){//物体定义的头部q=malloc sizeof(OBJECTTYPE);//为物体分配空间 q→Next:=NULL; if (Objects→ObjectList=NULL) p=ObjectList=q; else{ p→Next:=q;p=p→Next; } ++Objects→ObjectNum; } if (JudgeIn(line,"*MESHNUMVERTEX")){ q→VertexNum=GetVertexNum(line); //读入点数 q→PointList=(POINTTYPE *) malloc(sizeof(POINTTYPE)*q→VertexNum); } if (JudgeIn(line,"*MESHNUMFACES") ){ q→FaceNum=GetFaceNum(line); //读入面数 q→FaceList=(FACETYPE *) malloc(sizeof(FACETYPE)*q→FaceNum); } if (JudgeIn(line," *MESHVERTEX")){ GetPoint(line,tempoint); //读入点座标 AddPoint(q->PointList,tempoint); }//将点加入点列表中 if(JudgeIn(line," * MESHFACE")){ GetFace(line,temface);//读入面 AddFace(q->PointList,temface); }//将面加入面列表中 }///While语句结束 fclose(fp) ; return 1; } ■在OPENGL中实现动画控制 #include<GL/gl.h>//OPENGL核心库 #include<GL/glu.h>//OPENGL 实用库 #include<GL/glaux.h>//OPENGL 辅助库 OBJECTSHEAD *Objects;Gldouble rx=0,ry=0,rz=0;//rx,ry,rz 为物体旋转的角度 void CALLBACK myReshape(GLSize w,Glsize h)//窗口改变尺寸回调函数 { glViewPort(0,0,w,h); } void CALLBACK display()//显示物体回调函数 { int j,k; OBJECTTYPE *p; Delay(1000); Rx=rx+0.1; Ry=ry+0.1; Rz=rz+0.1; glClear(GLCOLORBUFFERBIT);//清除OPENGL 的颜色缓冲 glPushMatrix(); glRotate(rx,ry,rz,0.0);//旋转物体 p=Objects→ObjectList; for( j=1;j<Objects→num;j++) { for(k=1;k<p→FaceNum;k++){ glBegin(GLTRIANGLES);//用OPENGL命令绘制三角形网格 glVertex3f(p→PointList[(p→Face-List[i]).a], p→PointList[(p→Face-List[i]).b]); glVertex3f(p→PointList[(p→Face-List[i]).b], p→PointList[(p→Face-List[i]).c]); glVertex3f(p→PointList[(p→Face-List[i]).c], p→PointList[(p→Face-List[i]).a]); glEnd(); } p=p→Next; } glPopMatrix(); glFlush()l; //与显示区交换数据 } void main(void) { auxInitDisplayMode(AUXSINGLE|AUXRGB);//初始化显示模式 auxInitPosition(0,0,400,400);//初始化窗口位置和大小 auInitWindow("OPENGL-3DMAX例子");//标题 glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);//清除显示区 auxReshapeFunc(myReshape); auxMainLoop(display); } 3 结束语 把3DMAX模型应用于OPENGL中,降低了OPENGL复杂建模的难度,我们可以得到较真实的复杂物体模型。在飞机运动模拟和远程姿态监控的具体应用中,我们在OPENGL程序中引入3DMAX飞机模型,得到了满意的三维动画效果。同样,我们还可以编制AutoCAD、UG等多种图形接口程序,把在AutoCAD、UG等CAD软件中建立的物体模型引入OPENGL的应用程序中, 将可应用于飞行模拟、运动虚拟仿真、商业广告、游戏制作、影视采辑等多个领域。 参考文献 [2][美]S.Ellion.P.Miller著,张若青,古梅译.3DMAX STUDIO 技术精粹[M].北京:清华大学出版社.1997.9. The Application of 3DMAX Modelling to OPENGL FANG Bin (Aircraft Design Institute,Guizhou Aviation Group,Anshun,Guizhou,China,561000) Abstract: Key words: (本文责编:周晓南)
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