基于OpenGL的管式异型盒三维设计研究
基于OpenGL的工程三维仿真系统通用开发平台
人 员对 工程 协调 、 理 眭等提 供决策 依 据 ， 做 出 合 并
更 科 学 的分 析 和评 判 ， 很 大程 度 上 提 高 了设计 的 质 在
此 平 台基础 上进行 一 定 的 功能 扩 展 和 改造 ， 可快 速 即 定 制 开发 出一套仿 真 应 用 系统 ， 而 大 大 减 少 由最 原 从 始 的基 础开 发一个 仿 真应用 系统 的成本 和难 度 。
李 顶 峰 孔 国梁
（ 道第 三勘察设计院集 团有限公司 ， 铁 天津 ３０４ ） ０ １２
Ｃｏ ｍ ｏ ｖ ｌ ｐ ｅ ｔＰｌ ｔｏ ｍ ｆＥｎ ｉ ｅ ｉ ｍ ｎ Ｄｅ ｅｏ ｍ ｎ ａ ｆ ｒ ｏ ｇ ｎｅ ｒｎｇ ３Ｄ Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ Ｓ ｓ ｅ ｓ ｄ ｏ ｐ ｎＧＬ ｉ ｌ ｔｏ ｙ ｔ ｍ Ｂａ ｅ ｎ Ｏ ｅ
虚拟仿真系统的通用平台。文 中重点介绍了该平台的 层 次结构 、 各模 块 的功 能及关 键技 术特 点 、 用方法 以 应
及 开 发实 例 。
有 一定 的差 异性 ， 应用 需求 变化 较 大 ， 有合 适 的统一 没 平 台 ， 需要 定制 开 发 。 这样 造 成 了很 大 程 度上 的重 都
传 统 的工程 设计 往往 是在 二维 纸质 图或 电子 地 图
上 进行 ， 设计 成果 不 直观 ， 缺乏 真实 感 。工程 三维 仿 真
包， 它是 开发 、 部署 、 制 特 定 软件 的基 础 … 。一 个 应 定
用软件 ， 往往是一个复杂的系统 ， 降低其复杂度和提高 效率 的最好办法就是将系统分层实现 ， 每一个层次实 现 自身 的功 能模块 ， 并屏 蔽其 以下 层次 的技术 细节 ， 这
采用OpenGL实现的三维游戏引擎设计与开发
采用OpenGL实现的三维游戏引擎设计与开发近年来，随着游戏产业的蓬勃发展，三维游戏引擎成为游戏开发领域的热门话题。
采用OpenGL实现的三维游戏引擎设计与开发，成为众多游戏开发者关注的焦点。
本文将深入探讨采用OpenGL实现的三维游戏引擎的设计与开发过程，带领读者一窥其奥秘。
一、三维游戏引擎概述三维游戏引擎是指用于开发三维游戏的软件框架，它提供了各种功能和工具，帮助开发者创建出高质量、逼真的三维游戏。
OpenGL作为一种跨平台的图形库，被广泛应用于三维游戏引擎的开发中。
采用OpenGL实现的三维游戏引擎具有良好的跨平台性和性能表现，因此备受开发者青睐。
二、OpenGL简介OpenGL（Open Graphics Library）是一种用于渲染2D、3D矢量图形的跨平台图形库。
它提供了一系列的函数接口，帮助开发者利用硬件加速来进行图形渲染。
OpenGL具有强大的图形处理能力和良好的跨平台性，适合用于开发各种类型的图形应用程序，尤其是三维游戏引擎。
三、三维游戏引擎设计1. 游戏引擎架构在设计三维游戏引擎时，首先需要考虑其架构设计。
一个典型的三维游戏引擎包括渲染引擎、物理引擎、场景管理器、资源管理器等模块。
渲染引擎负责处理图形渲染相关任务，物理引擎处理物体之间的碰撞和运动等物理效果，场景管理器负责管理游戏场景中的各种对象，资源管理器则负责加载和管理游戏所需的资源文件。
2. 图形渲染技术在采用OpenGL实现的三维游戏引擎中，图形渲染技术是至关重要的一环。
OpenGL提供了丰富的图形渲染功能，包括顶点着色器、片元着色器、纹理映射等功能。
通过合理地利用这些功能，可以实现出色彩丰富、逼真度高的画面效果。
3. 物理模拟技术除了图形渲染技术外，物理模拟技术也是三维游戏引擎不可或缺的一部分。
通过物理引擎模拟物体之间的碰撞、重力等物理效果，可以使得游戏更加真实和具有交互性。
在设计三维游戏引擎时，需要合理地集成物理模拟技术，以提升游戏体验。
基于OpenGL的三维图形绘制实验
基于OpenGL的三维图形绘制实验基于OpenGL的三维图形绘制实验⽬录实验题⽬：交互图形程序设计基础实验 (3)1．实验⽬的 (3)2．实验内容 (3)2.1 实验内容 (3)2.2 实验任务 (3)3．实验过程 (4)3.1 预处理 (4)3.3 主要函数说明 (5)3.4 过程描述 (6)3.5 运⾏截图 (7)4．实验结果 (7)5．实验体会 (7)实验题⽬：交互图形程序设计基础实验1．实验⽬的1）理解并掌握三维基本图形数据结构表⽰⽅法。
2）掌握编写OpenGL图形程序的基本⽅法.3）掌握OpenGL基本图形表⽰及绘制。
2．实验内容2.1 实验内容基于OpenGL的三维图形绘制实验⽬的是掌握图形信息的表⽰、数据的组织，在此基础上基于OpenGL绘制出三维图形。
实验内容包括OpenGL编程环境搭建、OpenGL程序结构、基本数据类型、核⼼函数等的使⽤；基本图形的绘制（点、线段、折线、闭合折线、多边形、三⾓形、三⾓扇、三⾓条带、四边形、四边形条带等）及图形属性控制（线宽、颜⾊、线型、填充样式等）；对指定的若⼲三维模型进⾏建模、绘制，在⼀个程序框架下实现，提交1次程序，1份实验报告。
2.2 实验任务1、使⽤Visual C++建⽴⼀个单⽂档（SDI）程序，完成OpenGL绘制框架程序的设计。
在此基础上参照提供的资料，定义绘制函数，基于⾃定义的若⼲点坐标与颜⾊，分别绘制绘制点、线段、不闭合折线、闭合折线、多边形、三⾓形、四边形、三⾓扇、三⾓条带、四边形条带。
2、使⽤1中建⽴的程序框架，完成如下任务：（1）绘制正棱柱（底⾯多变形的边数及⾼度可以通过对话框输⼊）（2）正棱锥（底⾯多变形的边数及⾼度可以通过对话框输⼊）（3）正棱台（底⾯多变形的边数、台⾼、锥⾼可以通过对话框输⼊）注意模型坐标系的选择和顶点坐标的计算，每个图形的绘制单独写成函数。
加⼊菜单绘制三、四、五、六边的情况，其他边数情况从弹出对话框中输⼊参数，然后绘制。
计算机科技与应用专业毕业论文--基于Opengl的3D游戏设计
摘要随着时代进步，从简单的色块堆砌而成的画面到数百万多边形组成的精细人物，游戏正展示给我们越来越真实且广阔的世界。
对于近几年游戏的发展来说，老式2D游戏的画面、游戏性、互动性已经无法满足各类玩家的需要，而3D游戏无论是在游戏画面的真实程度、操作的流畅程度、以及故事背景方面的优越性都非常突出。
在这种发展趋势下，2D游戏所占领的市场将会变得微乎其微，3D游戏的开发将会成为整个游戏制作领域的一种趋势。
针对于3D游戏开发，OpenGL作为一个3D的应用程序编程接口（API）来说，是非常合适的。
OpengGL作为与硬件无关的软件接口，只要操作系统使用了OpengGL适配器就可以打到相同的效果。
它又是一个开放图形库，在跨平台领域上非常便利。
并且它具有优良的移植性，是广大3D游戏开发者的首选。
本论文为利用OpengGL进行3D射击游戏的设计与开发，采用碰撞检测、粒子系统、MD2模型绘制、3D声效等技术，最终实现一个射击游戏。
关键词：游戏, 基于OpengGL,三维, 射击游戏Abstract: Along with the progress of the times,fine characters from simple color swatch built the picture to the millions of polygons, the game is to show us more and more real and the wide world.For the development of the game in recent years, the old 2D games' screen ,games andinteractive have been unable to meet all kinds of game player needs, while 3D regardless of the game on the game screen reality, smooth operation, and the background of the story of the superiority is very prominent.In this trend, 2D game occupied market will become very little, the development of 3D games will become the game made a trend in the field.For 3D game development, OpenGL as the application programming interface of a 3D (API), is a very suitable. OpengGL as the interface of the software and hardware independence, as long as the operating system uses the OpengGL adapter can reach the same effect. It is also an open graphics library, cross-platform in areas very convenient. And it has good transplantation, is the 3D game developer's choice.In this paper, the design and development of 3D shooting game is to use OpengGL, the collision detection, particle system, MD2 model, 3D sound rendering technology, the ultimate realization of a shooting game.Keywords game, OpengGL, 3D, shooting game目录1 引言 (1)1.1 课题的背景及意义 (1)1.2 毕业设计的任务 (1)1.3 国内外现状的研究 (2)1.4 开发技术与开发平台 (3)1.4.1 开发技术 (3)1.4.2 开发平台 (3)2 OpenGL简介与3D图形学相关 (5)2.1 OpenGL简介 (5)2.1.1 OpenGl特点 (5)2.1.2 OpenGL功能 (6)2.1.3 OpenGL渲染 (7)2.2 3D图形学相关 (8)2.2.1 向量与矩阵 (8)2.2.2 变换 (8)2.2.3 投影 (8)2.2.4 3D裁剪 (9)3 游戏设计 (11)3.1 游戏的组成 (11)3.2 游戏的结构 (11)3.3 本游戏设计 (12)4 关键技术 (15)4.1 摄像机漫游 (15)4.2 碰撞检测 (16)4.3 粒子爆炸 (19)4.4 云雾效果 (20)4.5 简易AI (21)4.6 3D模型 (23)4.7 3D音效 (26)4.8 游戏场景随机地形 (28)5 运行游戏 (30)结论 (36)参考文献 (37)致谢 .................................................................................................................................. 错误!未定义书签。
基于OpenGL的STL文件三维模型真实感图形可视化研究
范 、对三维实 体描述的解 释唯一 ，目前已成为 Ｃ Ｄ Ａ ／ Ｃ ＡＭ／ Ａ Ｃ Ｅ系统 接 口的工业 标 准之 一 。因而 Ｓ Ｌ文 Ｔ 件 在 三 维 Ｃ Ｄ 设计 、逆 向工 程 、有限 元 分 析 、医 Ａ 学成像 系统 、文物保护 等方 面有广泛 的应用 ｕ 。 Ｏ ｅ Ｇ （ ｅ ａｈｃＬｂａｙ 是 一 个 三 维 真 ｐ ｎ Ｌ Ｏｐ ｎＧｒｐ ｉ ｉｒｒ ） 实 感 图形 模 型 库 ，被 广 泛 地 运 用 于 科 学 计 算 可 视
作者简介：耿铁 （９ ８ １ ６ 一），男，副教授 ， 主要从事塑料及玻璃成 型过程数值模拟及工艺优化的工作 。
第３ 卷 ３ 第８ 期 ２ １－ （ ） ［２】 ０ １ ８ 下 １ １
Ｉ
头 ，第 二行 为 ｏ ｔｒ ｏ ｐ关 键 字 ，随 后 的 第 ３ 、 ｕｅ ｏ ｌ 、４
５行数 据 分别 是三 角形 面 片的个 顶 点坐 标 ，分 别 以
为 可视化 研 究对 象 。
ＣＶｅ ｔｒ Ｄ ｏ ａ ｃｏ ３ ｎ ｒ ； ｍ ｐ ｂｌ ｕ ｉ ｃ：
Ｃ ｒ ｎ ｌＣ ａｓ ； Ｔｉ ｇｅ ｌｓ０ ａ
ｖｒ ａ —Ｃ ｒ ｎ ｌ ｌｓ０ ｉｕ ｌ— Ｔ ｉ ｇｅ ａｓ ； ｔ ａ Ｃ
ＣＴ ｅ ＰｔＡ ｒａ ｙｐ ｄ ｒ ｒ ｙ＜ＣＯｂ ｒ ｙ， Ａｒ ａ ＣＴｒａ ｌ Ｃｌ ｓ ｉｎｇ ｅ ａ ｓ
ｖ ｉ ｒａ ｇｅ ａ ｓ：ｅ ｉｌ ｅ ＣＡｒｈ ｖ ＆ａ） ｏｄＣＴ ｉｎ ｌＣｌｓ ： ｒａｉ （ ｃ ｉｅ ｒ Ｓ ｚ
ｖ ｒｅ ｅ ｘＸ Ｙ Ｚ ｔ
ｖ ｒｅ ｅ ｔｘ Ｘ Ｙ Ｚ
ｅ ｄｌ ｏ ｎ ｏｐ ｅ ｄｆ ｃ ｔ ｎ ａ ｅ
ｅ ｓ ｌｄ ｆｌｎ ｍ ｅ ｓｌ ｎｄ ｏ ｉ ｅ ａ ｉ ｔ
基于OpenGL ES的移动平台的三维模型绘制
ｓ ｉ ｏ ｎ ａｌ ｓ ｏｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｄｅ ｖ ｅｌ ｏｐ ｍｅ ｎ ｔ
Ｋ ｅ ｙ ｗ Ｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｏｐ ｅ ｎ ＧＬ Ｅ Ｓ ， ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ， ３ Ｄ ｍｏ ｄ ｅ １ ． ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
Ａｎ ｄ ｒ ｏ ｉ ｄ 的开 源性 好 、 开发效率高 ， 因此 Ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ｉ ｄ移 动 平 台 上 的多 媒 体 应 用 开 发 成 为 了当 今 热 门 的研 究 话 题 。在 Ｐ Ｃ 领 域 专业的图形程序接 Ｌ Ｉ 有 两 种标 准 的 ３ Ｄ Ａ Ｐ Ｉ ： Ｏｐ ｅ ｎ ＧＬ和 Ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ — ｆ × 。一 般 主 流 的 游 戏 和 显 卡 都 支 持这 两种 渲染 方 式 ， Ｄｉ ｒ ｅ ｃ ｔ Ｘ在 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗｓ平 台 上有 很 大 的优 势 ， 但是 Ｏ ｐ ｅ ｎ ＧＬ具 有 更 好 的跨 平 台性 。为 了 满足 嵌 入 式 设 备 对 ３ Ｄ绘 图 的 要 求 ， Ｋ ｈ ｒ ｏ ｎ ｏ ｓ 公 司对 标 准 的 Ｑｐ ｅ ｎ ＧＬ系统 进 行 了维 护 和 改 动 ， 形 成 一 套 为 手 持 和 嵌 入 式 系统 设 计 的 ３ Ｄ 引擎 Ａ Ｐ Ｉ 即 Ｏｐ ｅ ｎ ＧＬ Ｅ Ｓ ｌ ” １ 。Ａ ｎ ｄ ｒ ｏ ｉ ｄ ３ Ｄ＇ Ｊ Ｉ
基于OpenGL的三维建筑设计组件的设计与实现
算 法， 实现 了基 于 Ｏｐｎ ｅ ＧＬ的支特 三 堆虚 拟场景、 建模和运动 仿真的组件设计 ， 述 了妾体的运动层次犍接 关 系和数 描
据 鲒掬 ． 实 现 了虚拟 环 境 的 建 兢 物 建模 和运 动 仿 真 ． 井 关 键 词 ： ｅＧ Ｏｐｎ Ｌ｝ 件 ；软 件复 用 ｝三 维 交 互 组 中 围分 类 号 ｔ Ｐ ９ ． ｌ ３ １ ４ Ｔ 文 棘 标 识 码 Ａ
ＡＰｌ
０
的工 作量 大大降低 ． 而且对 于三维场景 中物体 的过程运 动便
于控 制 和 管 理 ， 以在 不 同 的集 成开 发 环 境 中重 复 利 用 ． 可
２ Ｏ ｅＧ ｐ ｎ Ｌ与组 件技 术
２－ Ｏ ｐ ｎＧ Ｌ １ ｅ
图 １ 利 用 组 件 构造 应 用 软 件的 过 程
维普资讯
第２ ３卷 第 ６期 ２０ ０ ２年 ６月
文 章 螭 号 ：０ ０ｌ ２ （０ ２ ０ —７ ６０ １ ０一２ ０ ２ ０ ） ６０ ６—３
小 型 微 型 计 算 机 系 统
ＭＩ —ＭＩ ＮＩ ＣＲＯ Ｓ ＴＥＭ ＹＳ
Ｖ０ ． ３ １ ２ Ｎｏ ６ ．
开发工具时要着重考虑两个问题 ： 如何创建组 件库？② 组 ①
件 的程 序 形 式 是 什 么 ？ 组 件 来 源 于对 问题 域 （ ｏ ｉ ） 抽象 ． 井 不 是 任 意 一 Ｄ ｍａ 的 ｎ 但
的３ Ｄ应用程 序采 用 Ｏｐｎ Ｌ作为支撑库 ． ｐ ｎ ｅＧ Ｏ ｅＧＬ提供 了数 百个库 函数 ． 可方便地 绘制具有真实感 的 ３ Ｄ图形 但是在开
Ｊ ｎ ０ ２ ｕ ｅ ２ ０
基 于 Ｏｐ ｎ ｅ ＧＬ的 三 维 建 筑 设 计 组件 的 设计 与 实现
基于OpenGL的三维动画效果设计与实现
基于OpenGL的三维动画效果设计与实现OpenGL是一种跨平台的图形库，广泛应用于计算机图形学、游戏开发和虚拟现实等领域。
在OpenGL的基础上，可以实现各种精美的三维动画效果，如逼真的光影效果、自然的物理模拟和华丽的特效等。
本文将介绍如何基于OpenGL实现三维动画效果。
一、OpenGL简介OpenGL（Open Graphics Library）是一种跨平台的图形库，可以用于开发高性能的3D图形应用程序。
它提供了一套标准的API，程序员可以使用OpenGL库里的函数来绘制各种图形，包括点、线、三角形等。
OpenGL的主要优点是跨平台，程序可以在不同的操作系统和硬件上运行，并且不需要对程序做太多的修改。
二、OpenGL开发环境在开始OpenGL开发之前，需要配置正确的开发环境。
OpenGL的开发环境包括编程语言、OpenGL库、窗口系统和OpenGL的开发工具等。
编程语言：OpenGL支持多种编程语言，如C/C++、Java、Python等。
其中，C/C++是最常用的开发语言，因为它可以直接调用OpenGL的函数库。
OpenGL库：OpenGL库是开发OpenGL程序时必须的工具，它包含了OpenGL 的所有函数和常量。
窗口系统：OpenGL需要一个可视化的窗口系统，用来显示图形界面。
常用的窗口系统有Windows、Linux和MacOS等。
开发工具：开发OpenGL程序需要使用各种IDE和编辑器，如Visual Studio、CodeBlocks和Eclipse等。
三、实现三维动画效果的基础知识1.三维坐标系OpenGL使用右手坐标系表示三维坐标系，其中x轴向右，y轴向上，z轴向外。
2.矩阵变换OpenGL可以通过矩阵变换来实现图形的移动、旋转、缩放等操作。
常用的变换矩阵包括平移矩阵、旋转矩阵和缩放矩阵。
3.光照模型光照模型是OpenGL中重要的概念之一，它用来计算光源对物体的影响。
其中，主要包括光源的位置、光线的颜色和强度等因素。
在VisualBasic中构造OpenGL类模块实现三维图形设计
２ ０ ｎ 模 块 的创 建 ｐ Ｇ ｅ Ｌ类
图 １给 出 了 一 个 Ｏ ｅ Ｇ ｐ ｎ Ｌ处 理 数 据 的 高 层 模 块 简 要 框 图［ 函 数 从 左 侧 进 入 ， 过 一 系 列 类 似 】 】 。 通 管 道 的 处 理 过 程 。 一 些 命 令 指 定 要 绘 制 的 几 何 物 体 ， 一 些 在 不 同 的 操 作 阶 段 对 物 体 进 行 处 理 。 所 另 有 Ｏ ｅＧ ｐ ｎ Ｌ状 态 要 素 都 可 以 在 Ｏ ｅ Ｇ 管 道 运 行 ｐｎ Ｌ
动态 链 接 库 （ Ｌ ） 控 件 （ ｃ 和 可 执 行 文 件 （ Ｘ ） Ｄ Ｌ、 ｏ ｘ） Ｅ Ｅ
中 的 数 据 类 型 和 目标 的 描 述 ， 型 库 的 源 代 码 经 过 类
（ ｐ ｌ ａ ｏ ｒｇａ ｍｉｇ Ｉｔ ｆｃ ， 应 用 程 序 接 Ａ ｐｉ ｔ ｎ Ｐｏｒｍ ｎ ｎｅ ａ ｅ ｃｉ ｒ 口 ） Ｏ ｅ ＧＬ库 遵 循 Ｃ 语 言 调 用 约 定 【， 此 目前 ： ｐｎ ２因 】 大 多 数 Ｏ ｅ Ｇ 函 数 的 使 用 是 在 Ｃ 或 Ｃ ＋ 实 现 ｐｎ Ｌ ＋ 中
其 成 为 一 种 主 流 的 应 用 技 术 【。 １ 】 Ｏｐ ｎ ｅ ＧＬ 不 是 一 种 编 程 语 言 ， 而 是 一 种 ＡＰ Ｉ
以用 这 些 函 数 来 建 立 三 维 模 型 和 进 行 三 维 实 时 交 互 。 Ｗ ｉｄ ｗ ９ ｎ ｏ ｓ８提 供 了 两 个 动 态 链 接 库 Ｏ ｅ ＧＬ ２ ｌ ｐｎ ３．ｌ ｄ 和 Ｇ ｕ ２ｄｌ（ 系 统 安 装 于 Ｗｉｄ ｗ ＼ ｙｔ 目录 ｌ３ ． ｌ 随 ｎ ｏ ｓ ｓｓ ｍ ｅ 下 ） 支 持 开 发 者 对 这 １０多 个 Ｏ ｅ Ｇ 图 形 函 数 来 ０ ｐｎ Ｌ 的 调 用 。 由 于 语 言 的 优 势 ， 和 Ｃ ＋ 能 在 Ｗｉ－ Ｃ ＋ 都 ｎ
基于OpenGL的管线三维显示方法研究
关 键 词 ： ｐｎ Ｌ； 线 ；Ｄ Ｉ； Ｏ ｅＧ 管 ３ ＧＳ 坐标 变换 ； 剪切 变换
ｌ 引 言
伴随着城市经济发展水平 的提高以及城市现代化
建设 的高 速发 展 ， 市地 下管 网变 得越 来越 复 杂 ， 城 越来
局部 坐标 系建 立 在世 界 坐标 系 内部 ， 物 体 绘 制 过程 是 的参 考 系 。 由于绘 制 的需 要 ， 我们 常 常需 要 让 局 部 坐 标 系在世 界 坐标 系 中进 行 旋转 和平 移 操 作 ， 样 便 有 这 了局部 坐标 和世 界坐 标 之间 的变换 问题 。
维普资讯
第１ 期
刘广社 等 ．基 于 Ｏ ｅＧ ｐ ｎ Ｌ的管线三维显示方法研 究
中 图 分 类 号 ：２ ９ Ｐ０ 文献标识码 ： Ｂ
４ ９
文 章 编 号 ：６ ２—８６ （ ０７ ０ — ９— ３ １７ ２ ２ ２ ０ ） １ ４ ０
基 于 Ｏ ｅＧ ｐｎ Ｌ的 管 线 三 维 显 示 方 法 研 究
世 界坐标 系中的坐标为 （ Ｙｚ。局部坐标 系原点在世界 ，，） 坐标系中的坐标 为 Ｏ（ ， ， ， 坐标 系的 ｚ轴和世 ‰ Ｙ ）局部 ｏ 界坐标系的 ｘ、 ｚ轴 的夹角分别为 ， 。通过 图 ２我 Ｙ、 ， 们可 以看到 ， 假设 局部 坐标 系的原 点位 于世 界 坐标 系的 原点 ， ， 那么 要将世界坐标系变换为局部坐标 系， 需要经过
图 ｌ 局 部 坐 标 系 与 世 界 坐 标 系
Ｙ
２ 坐标 变 换 基 础
在利用 Ｏ ｅＧ ｐｎ Ｌ进 行 程 序设 计 的 时 候 ， 们 一 直 我 在 同世 界 坐标 系和局 部坐 标 系打交 道 。所谓 世 界 坐标 系视 点 （ 眼 睛所 在 的位 置 或 者 相 机 的位 置 ） 置 的 即 位 参考 系 ， 视点 的 移动 将 始 终 在 世 界 坐 标 系 中进 行 。而
基于OpenGL的管线三维模型的可视化研究
ｌＩ Ｄ
可 以加入 到Ｊ ２ Ｓ Ｅ 、 Ｊ ２ Ｅ Ｅ的整套架构 中， 可以生成简单 或复杂的形体 ， 使 形体具有颜 色 、 透明效果 、 贴 图等属性 ， 也可 以在三维 环境 中生成灯光 、 背景 、 声音 等 ， 使形 体变形 、 移动 和生成 三维动 画。Ｉ Ｄ Ｌ交互式 数据语
科技信息
基 于 Ｏｐ ｅ ｎ ＧＬ 髓管线三 维梗 型昀可视 化研 究
兰 州交通 大 学测绘 与地 理 信 息 学院 蒋 玉祥
［ 摘 要］ 空间实体三维建模 的关键 是模型特征 点空间坐标 的计 算。本文 以管线 为建模 对 象， 对 管线 三维模 型构建 的元 素进行 分析 ， 建立管线 的三维数据模 型 ， 并给 出了基 本模型构 建元素的数 据结构的 定义。根据给 出的数据模 型和数据 结构 对管线直线部 分和管 线衔接处 的三维建模的 方法和步骤进行探 讨。 以Ｖ ｃ ＋ ＋ 为程序设计语 言 ， 利 用Ｏｐ ｅ ｎ Ｇ Ｌ的函数 库为 图形 的显示工具 ， 开发 出管线三 维建模的 实验 系统 。 ［ 关键 词］ 三维管线
０ ． 引 言
数据模型 可视化
Ｏｐ ｅ ｎ Ｇ Ｌ 的形式 ， 但 是无论哪一种数 据模 型都不能满足现实世 界的所有方面 ， 因 而也 就无法设 计出一个 通用 的数 据模型来 适用 于所 有的情况 ， 只能 根 据具 体的情况 设计合适 的数据模 型 ， 对 于复杂 的地 理空 间实 体亦是 如 此 。 目前 ， 在地理信息 系统 中采用 的三维 空 间数 据模型 主要 有拓扑 关 系模 型和 空间实体模 型。拓扑关 系模 型记录 的是链 或弧段 的信息 ， 一 个节点 可 以被不 同的对 象所 公用 ， 这种模型 的优点是节省存储空 间 ， 缺 点 是结构 复杂 ， 数据 的编辑 和维护 比较 困难 。空 间实体模 型虽然造 成 节 点的重 复存储 ， 但 其结构化 的实体模 型却大大 的增强 了空间实体 的 可维护性 。针对管 线数据 的特性 ， 采 用面 向对象 的方法 抽象 出三维管 线 的空间数据模型 （ 见 图２ ） 。
基于OpenGL的三维地下管线信息系统的研究
ｉ ｐ ｏ ｕ ｅ ，ａ ｄ ａ ｘ ｍｐｅ ｏ Ｄ ｐｐ ｌ ｅ ｒｓ ａ ｃ ｒｖｄ ｄ． ｓ ｒｄ ｃ ｄ ｎ ｎ ｅ ａ ｌ ｆ３ ｉｅ ｎ ｅｅ ｒ ｈ ｉ ｐ ｉｅ ｉ ｓ ｏ
Ｋｅ ｙｗｏ ｄ ： ｐ ｎ Ｌ；Ｄ；ｎｏ ａｉｎｓｓｅ ｒ ｓ Ｏ ｅ Ｇ ３ ｉｆｍａ ｏ ｙｔｍ ｔ
的研 究提 供 了一 个 实例 。 关 键 词 ： ｐｎ Ｌ ￣ ； 息 系统 Ｏ ｃＧ ； － 信
中图分 类号 ：１ ９ Ｔ ３ ￣
文献标识码 ： Ａ
Ｒｅｅ ｒ ｈ ｏ Ｄ ｄ ｒ ｒ ｕ ｄ Ｈ ｐ ｌ ｅ Ｉ ｆｒ ｔ ｎ Ｓ ｓ ｍ ｓｄ ｏ ｅ ＧＬ ｓａ ｃ ｎ ３ Ｕｎ ｅ ｇ ｏ ｎ ｅｉ ｎ ｏ ｍａｉ ｙ ｔ Ｂａｅ ｎ Ｏｐ ｎ ｎ ｏ ｅ
Ｏ ｅＧ 是近几年发展起来的一个性能卓越 的三 ｐｎ Ｌ 维图形标准 ， 它是在 Ｓ Ｉ Ｇ 等多家世界闻名的计算机公 司 的倡 导下 ， Ｓ Ｉ Ｇ 以 Ｇ 的 Ｌ三维 图形 库 为 基 础 制定 的
一
个通用共享 的开放式三维 图形 标准。 目前 ， 括 包
们喻为城市的“ 生命线” 。但是 ， 我国大部分城市由于 Ｍｉｏｏ、Ｇ、Ｂ Ｄ Ｃ Ｓ Ｎ、ｉ ｃ ｓ ｔ ＩＩＭ、 Ｅ 、Ｕ ｌ ｒ ｆＳ ｐ等大公 司都采 用 了 历史 的原 因， 管线竣工图不全 、 精度不高以及有些管 Ｏ ｅＧ 作为三维图形标准 ， 多软件厂商也纷纷 以 ｐｎ Ｌ 许 线与现状不符等问题严重阻碍了城市现代化发展 的 Ｏ ｅＧ ｐｎ Ｌ为基 础开发 出 自己的产 品。Ｏ ｅＧ 实 际上 ｐｎ Ｌ
ＺＨＡＮＧ ｅ ｈ ｎ ＨＵ ｈ ｏ ｗｅ２ ＹＡＮＧ ｏ ｄ ｎ １ Ｗ Ａ ｉｂ Ｗ ｉｅ ｅ ｇ ， Ｚｕ－ ｉ Ｇｕ － ｏ ｇ ， ＮＧ Ｙ ｎ；
基于OpenGL的三维图形ActiveX控件开发及其应用研究
基于OpenGL 的三维图形ActiveX 控件开发及其应用研究张 琦 孙 伟摘要 基于OpenGL 的三维图形ActiveX 控件的开发方法和应用实例，开发出的三维图形控件在数控机床、加工中心等现代制造设备的远程故障诊断系统中得到了较好的应用，并可广泛地应用于3D-CAD 软件开发及产品远程发布等其他方面。
关键词：OpenGL 三维图形 ActiveX 控件 远程故障诊断中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671—3133（2005）07—0086—04Development and application research of 3D graphics ActiveX control based on OpenGLZhang Oi ，Sun WeiAbstract Researches the deveIopment method and appIications of 3D graphics ActiveX controI based on OpenGL.The deveIoped 3D graphics ActiveX controIs have been weII used in the remote diagnosis system ，and it may aIso be used in the deveIopment of 3D -CAD software ，and remote teaching ，remote product reIease and many other aspects.Key words ：OpenGL 3D graphics ActiveX controls Remote diagnosisActiveX 是以微软COM 模型为理论基础建立起来的技术，它的前身是微软的OLE 技术。
ActiveX 控件是ActiveX 技术中最基本和最重要的成员之一，是一种可以插入到网页或其他应用程序中进行重用的软件部件。
基于OpenGL三维图形的开发
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。 位图显示和图象增强:图象功能除了基本的拷贝和像素读写外，还提 供融合（Blending）、反走样（Antialiasing）和雾（fog）的特殊图 象效果处理。以上三条可是被仿真物更具真实感，增强图形显示的效 果。
用户必须从点、线、面等最基本的图形单 元开始构造自己的三维模型
OpenGL提供了以下的对三维物体的绘制 方式：
网格线绘图方式（wireframe）:这种方式仅绘制三维物体的网格轮廓 线。 深度优先网格线绘图方式（depth_cued）:用网格线方式绘图，增加 模拟人眼看物体一样，远处的物体比近处的物体要暗些。 反走样网格线绘图方式（antialiased）:用网格线方式绘图，绘图时采 用反走样技术以减少图形线条的参差不齐。 平面消隐绘图方式（flat_shade）:对模型的隐藏面进行消隐，对模型 的平面单元按光照程度进行着色但不进行光滑处理。
OpenGL具体功能
模型绘制:OpenGL能够绘制点、线和多边形。应用这些基 本的形体，我们可以构造出几乎所有的三维模型。 OpenGL通常用模型的多边形的顶点来描述三维模型。如 何通过多边形及其顶点来描述三维模型，在指南的在后续 章节会有详细的介绍。 模型观察:在建立了三维景物模型后，就需要用OpenGL描 述如何观察所建立的三维模型。观察三维模型是通过一系 列的坐标变换进行的。模型的坐标变换在使观察者能够在 视点位置观察与视点相适应的三维模型景观。在整个三维 模型的观察过程中，投影变换的类型决定观察三维模型的 观察方式，不同的投影变换得到的三维模型的景象也是不 同的。最后的视窗变换则对模型的景象进行裁剪缩放，即 决定整个三维模型在屏幕上的图象。
基于OpenGL程序设计的优化探讨
１ 引言
Ｏ ｅ Ｇ 是 一个 专 业 性 的 ３ ｐｎ Ｌ Ｄ程 序 接 口， 称 是 全 Ｏ ｅ ｒｐ ｉ ｉｒｒ（ ｐ ｎＧａ ｈ ｓＬ ａｙ 开放 性 图形 库 ） ｃ ｂ 。是 目前 开放 式 的三 维图 形标 准 ， 目前 Ｏ ｅ Ｇ 最 新版 本 是 Ｏ ｎ ｐｎ Ｌ ｅ ｐ —
田 妻 霎 鬟院算系 金 孚囊 兰 计机 琴
Ｔ 红
（ 西安石油大 学计 算机 学院 ７０ ６ ） １０ ５
一～ （ 宁夏银川 西北 第二 民族学院计算机 系）
摘要 ： Ｏ ｅ Ｇ 渲染流程 的角度 出发 ， 从 ｐｎＬ 按照 Ｏ ｅ Ｇ 程序的执 行顺序 划分 为三个层 次 ：Ｐ ｐｎＬ Ｃ Ｕ层 ， 几何 子 系统 ， 光栅 化子 系统。在 分析 出每层 中的瓶 颈之后 ， 结合 Ｏ ｅ Ｇ 提供 的 Ａ Ｉ ｐｎ Ｌ Ｐ 函数 的功 能特性 、 实现方 式和硬件 支持 及其程 序 实现 的图形效果等方面综合考虑 。 针对每层所 涉及的操作 ， 总结 了优化 各层瓶 颈的方法。
（ ）Ｃ Ｕ子系统 ， 用程序在 Ｃ Ｕ中执行 ， 图形 １ Ｐ 应 Ｐ 对 子系统发送命令 ； （ ）几何 子 系统 ， ２ 包括 多边形操 作 ， 坐标 转 换 ， 如
２ Ｏ ｅ Ｇ 操 作流程 ｐｎ Ｌ
Ｏ ｅ Ｌ的最主要工作就是将二 维物体和三维物 ｐ ｎＧ 体描绘 至帧缓 存 。基 于 Ｏ ｎ Ｌ 制图形 的原理 如 ｅ ｐ Ｇ绘
图 １所 示 。
中会 占用大量 的计算机 硬件 资源 ， 合理 的程序组 织 而
方式和 优化 的 Ｏ ｎ Ｌ 序 可 以得 到 最 优 的性 能和 ｅ ｐ Ｇ 程 最 小化 的硬 件 资 源 开 销 。本 文 从 Ｏ ｎ Ｌ 染 流 程 ｅ ｐ Ｇ 渲
利用OpenGL实现三维绘图的研究
科技信息
０科教 视 ０ ｝
Hale Waihona Puke Ｓ ＩＮ ＥＩ Ｆ ＣＥ Ｃ Ｎ Ｏ￣ Ａ Ｉ Ｎ ＴＯ
２０ ０６年
第ｌ Ｏ期
利用 Ｏ ｅＧ ｐｎ Ｌ实现三维绘图的研究
杨 光伟 李 鹏 房 志栋 （ 陕西 省广 电 网络 渭南分 公 司 陕西 渭南
７ ４０ ） １ ０ ０
摘 要 ： 文 主要 介 绍 Ｏｐ ｎ 本 ｅ ＧＬ编程 的基 奉 概 念 、 骤 ， 步 以厦 如 何 利 用 Ｏｐｎ ｅＧＬ 函数 库 实现 三 雏 绘 图 。 关 键 词 ： ｅＧＬ： 雏 绘 图 Ｏｐｎ 三
Ｏｐｎ ｅＧＬ是 个 专 业 的 ３ Ｄ程 序 接 口 ， 是一 个 功 能 强 大 ， 用 方 便 的 调 底 层 ３ 图形 库 。Ｏ ｅＧＬ的 前 身 是 Ｓ Ｉ 司 为 其 图形 工 作 站 开 发 的 Ｄ ｐｎ Ｇ公 Ｉ ＳＧ 。Ｒ ＳＧ ＲＩ Ｌ ＩＩ Ｌ是 一 个 工 业 标 准 的 ３ 图 形 软 件 接 口 ， 能 虽 然强 火 Ｄ 功 但 是 移 植 性 不 好 ， 于 是 Ｓ 公 司 便 在 Ｉ Ｉ Ｌ 的 基 础 上 开 发 了 ＧＩ ＲＳ Ｇ Ｏ ｅＧＬ ｐ ｎ Ｌ的 英 文 全 称 是 “ ｐｎＧ ａ ｈｃ ｉｒｒ” 顾 名 思 义 ． ｐｎ 。Ｏ ｅ Ｇ Ｏ ｅ ｒｐ ｉ Ｌｂａｙ ， ｓ Ｏ ｅＧＬ便 是 “ 放 的 图 形程 序 接 口 ” 虽然 ＤｒｃＸ 在 家 用 市 场 全 面 领 ｐｎ 开 。 ｉ ｔ ｅ 先 ， 在 专 业 高端 绘 图领 域 ， ｐ ｎ 但 Ｏ ｅＧＬ是 不 能 被 取 代 的 主 角 。 Ｏ ｅＧＬ是个 与．硬件无 关 的软 件接 口，可 以在不 同 的平台 如 ｐｎ Ｗｉｄｗ ５ Ｗｉｄｗ Ｔ、ｎｘ Ｌｎ ｘＭａＯ ０ ／ ｎ ｏ ｓ９ 、 ｎ ｏ ｓＮ Ｕ ｉ、ｉｕ 、 ｃ Ｓ、Ｓ ２之 间 进 行 移植 。因 此， 支持 Ｏｐｎ Ｌ的 软 件 具 有 很 好 的 移 植 性 ， 以 获 得 非 常 广 泛 的 应 ｅＧ 可 用 由于 Ｏ ｅ Ｇ ｐ ｎ Ｌ是 ３ Ｄ图形的底 层图形 库 ， 没有提供几何实体 图元． 不能直接用 以描述场景 。但是 ， 通过 一 转换程序 ， 些 可以很方便地将 Ａ ｔ Ｄ、Ｄ ｕｏ ＣＡ ３ Ｓ等 ３ Ｄ图形 设计 软件制作的 Ｄ Ｘ和 ３ Ｓ模型文件转换 Ｆ Ｄ 成 Ｏ ｅＧＬ的 顶 点 数组 ｐｎ 在 Ｏ ｅＧ ｐ ｎ Ｌ的基 础 上 还 有 Ｏ ｅ ｎｅｔｒＣ ｓ ３ Ｏｐｉ ｚｒ 多 ｐ ｎＩｖｎｏ 、ｏｍｏＤ、 ｔ ｅ 等 ｍｉ 种 高 级 图 形库 ， 应 不 同 应 用 其 中 ． ｅ ｖｎｏ 应 用 最 为 广 泛 。该 适 ＯｐｎＩ ｅｔｒ ｎ 软 件是 基 于 Ｏ ｅＧＬ面 向对 象 的 工 具 包 ，提 供 创 建 交 互 式 ３ 图形 应 ｐｎ Ｄ 用程序的对象和方法 。 提供 了预定义的对象和用于交互 的事 件处理模 块， 建和编辑 ３ 创 Ｄ场景 的高级应用程序单元 ， 有打印对象和用其它图 形 格式 交换 数 据 的 能 力 。 Ｏ ｅＧ ｐ ｎ Ｌ的发展 …直处 于 － 种较为迟缓的态势 ，每次版本 的提 高 新 增 的 技 术 很 少 ． 人 多 只 是 对 其 中 部 分 做 出修 改 和 完 善 。 １９ ９ ２年 ７ 月 ，Ｇ 公 司 发 布 了 Ｏ ｅ Ｇ ＳＩ ｐ ｎ Ｌ的 １ ０版 本 ． 后 叉 与 微 软 公 司 共 间开 发 随 了 Ｗｉｄ ｗ Ｔ版 本 的 Ｏｐｎ Ｌ，从 而使 一 些 原 来 必 颁 在 高 档 图 形 工 ｎｏ ｓ Ｎ ｅＧ 作 站 ｌ运 行 的 大型 ３ 图 形 处 理 软 件 也 可 以 在 微 机 上 运 用 。 １９ Ｄ ９ ５年 Ｏ ｅＧＬ的 １１版本 叫市 ， 版本 比 ｌ ｐｎ ． 该 ０的性 能有许 多提 高 ， 并加入 了 些 新 的 功 能 。其 中包 括 改 进 打 印 机 支 持 ， 在 增 强 元 文 件 中 包 含 Ｏ ｅ Ｇ 调 用 。 点 数 组 的新 特 性 ， 高顶 点 位 置 、 线 、 色 、 彩 ｐ ｎ Ｉ的 顶 提 法 颜 色 指 数、 纹理坐标 、 多边形边缘标识的传输速度 ， 引入 了新 的纹理特性 等 等 。 Ｏ ｅ Ｇ ， 新 增 了 “ ｐｎ Ｉ ｈ ｄｎ ａ１ ｅ ，该 语 言 是 ｐｎ Ｌ １ ５叉 Ｏ ｅ Ｇ Ｓａ ｉｇＬ ｌｕ ” ｇ “ ｐ ｎ Ｌ２０ 的 底 核 ， 于 着 色 对 象 、 点 着 色 以 及 片 断 着 色 技 术 的 Ｏ ｅＧ 用 顶 扩 展 功 能 Ｏ ｅＧＬ２０标 准 的主 要 制 订 者 并 非 原 来 的 Ｓ Ｉ而 是 逐 渐 在 Ａ Ｂ ｐｎ ． Ｇ。 Ｒ 中 占据 主 动 地 位 的 ３ ｌｂ 。２０版 本 首先 要 做 的 是 与 旧版 本 之 间 的 完 Ｄａ ｓ ．
基于OpenGL的三维仿真系统开发
好的认识 ， 二维 图形 的应用 已非 常 普及 ， 随着 技 术 的提 高 ， 逐 步向三维 图形转换 ， 少 的企 业也 引进 了一 些 著名 的设 不 计系统 ， Ｐｏ Ｅ、 Ｇ一 Ⅱ、 Ａ Ａ 等 。 如 ｒ／ Ｕ Ｃ ＴＩ 但这 些 系 统价 格 昂 贵， 庞大复杂 ， 业性 强 ， 多功 能 极 为繁杂 。开 发一 种 简 专 许 便有 效的三维仿 真系统对 提高技术 有一定 的实 际意义 。 １ 模型 建立和数据 转换 在三维 图形 的处理过程 中 ， 要绘 制许 多复杂 的图形 ， 如 机构 的仿真 中的减速器 、 内燃 机等 ， 单纯 利用 Ｏ ｅＧＬ库提 ｐｎ 供 的基本几何体 构造 比较 困难 。在 程 序 的设 计 编写 时 ， 大
摘要 ： 介绍 了三维仿 真 中模型 建立时所 涉及到的模 型构造 、 光照 、 色彩 等 问题 的处理 ， 分析 了实现三维仿 真 系统 的
基本 方法 。
关 键 词 ： 维 仿 真 ； 据 转 换 ； 模 ； ｐｎ 三 数 建 Ｏ ｅＧＬ 中 图 分 类 号 ： Ｐ ９ ． Ｔ ３ １９ 文献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ７ ４ ３ ２ ０ ）４—０ ６ 一叭 １０ —９ ８ （０ ２ ０ ０３
Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｔｏ Ｄ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ Ｓ ｓ ｅ Ｂａ ｅ ｎ ｅ ＧＬ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆ ３ Ｓｉ ｌ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏ Ｏｐ ｎ
ＬＵ ｎ， Ｐｉ ＺＨ Ｕ ｎ— ｘｉ Ｇｅ ｎｇ， ｎ ＬＩＴｉ ｇ— ｔｎ ｉ ｇ
（ ｈｊｎ ｉ ｒ ｔ ｆ ｅｈ ｏ ｇ ，ｈｊ ｎ ｎ ｚｏ ，１ ０ ４ Ｃ ｉ ） Ｚ ｅａｇＵｎｖ ｓ ｙｏ ｃ ｎｌ ｙ Ｚ ｅａ ｇＨａｇｈ ｕ ３ ０ ２ ， ｈｎ ｉ ｅｉ Ｔ ｏ ｉ ａ
opengl天空盒实现原理
opengl天空盒实现原理OpenGL天空盒技术是一种用于模拟天空的技术，可以在游戏和3D场景中增加逼真的天空效果。
这是通过将天空视为一个立方体贴图实现的，每个面都包含不同的天空背景图像。
这种技术提供了一种以低成本和高效的方式增加场景真实感的方法。
实现天空盒需要以下步骤：1.创建立方体贴图在OpenGL中，我们可以使用glGenTextures函数创建一个贴图对象。
使用glBindTexture函数将该贴图对象绑定到GL_TEXTURE_CUBE_MAP目标上，然后使用glTexImage2D函数指定每个面的背景颜色信息。
此外，我们还需要指定贴图对象的参数，例如过滤方式，环绕方式等。
2.创建天空盒几何图形在OpenGL中，我们可以通过创建一个立方体来代表天空盒的形状。
为此，我们需要使用glGenBuffers函数创建一个顶点缓冲对象，并使用glBindBuffer函数将其绑定到GL_ARRAY_BUFFER目标上。
我们还需要在缓冲区中存储每个顶点的位置信息和每个面的索引。
为了呈现天空盒，我们还要确定哪个部分是天空盒的内部，将其渲染为无法看到的黑色。
3.创建天空盒着色器程序OpenGL天空盒技术的关键是使用着色器程序将天空盒纹理映射到几何形状上。
我们需要使用GLSL编写一个顶点着色器和一个片段着色器来完成这个任务。
顶点着色器中我们需要将顶点坐标乘以模型视图投影矩阵，然后将结果传递到片段着色器中。
在片段着色器中，我们需要从天空盒纹理中获取对应像素的颜色值。
4.绘制天空盒为了呈现天空盒，我们需要处理一下深度缓冲区。
深度缓冲区包含了场景中每个像素到视点的距离信息。
为了确保天空盒背景不会被遮挡，我们需要在绘制天空盒之前禁用深度缓冲区的写入操作。
我们还需要将天空盒的几何体设为可以写入深度缓冲区，这样我们可以使天空盒背景始终渲染在最前面。
最后，我们需要执行一次绘制调用，来渲染天空盒。
总结OpenGL天空盒技术是一种很好的场景实现方法，不仅能够增加游戏和3D场景的真实感，也能够提高呈现效率。
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包装工程ＰＡＣＫＡＧＩＮＧＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶ０１．２９Ｎｏ．１０２００８．１０基于ＯｐｅｎＧＬ的管式异型盒三维设计研究黄岩１，孙诚２，王琳１，李利文１（１．天津科技大学．天津３００２２２；２．天津职业大学，天津３００４０２）摘要：针时管式异型盒三维设计系统提出了一种建立管式异型盒盒库的方法，通过盒坯库与盒片库实现了管式异型盒的参数化设计，利用ＯｐｅｎＧＬ技术开发出了具有管式异型盒结构图显示、纹理贴图、动画演示等功能的三维设计系统。
关键词：管式异型盒；参数化设计，ＯｐｅｎＧＬ中图分类号：ＴＢ４７２文献标识码：Ａ文章编号：１００１—３５６３（２００８）１０—０１５２一０３ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｈｒｅｅＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＤｅｓｉｇｎｏｆＵｎｕｓｕａｌＦｏｌｄｉｎｇＴｕｂｕｌａｒＣａｒｔｏｎＢａｓｅｄｏｎＯｐｅｎＧＬＨＵＡＮＧＹａｎｌ－Ｓ州Ｃｈｅｎｇ２－ｗＡＮＧＬｉｎｌ，ＬＪＬｉ－ｗｅｎｌＩ１．ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００２２２．Ｃｈｉｎａ；２。
ＴｉａｎｊｉｎＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＣｏｌｌｅｇｅ－Ｔｉａｎｊｉｎ３００４０２－Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｍｅｔｈｏｄｔＯｅｓｔａｂｌｉｓｈｄａｔａｂａｓｅｏｆｕｎｕｓｕａｌｆｏｌｄｉｎｇｔｕｂｕｌａｒｃａｒｔｏｎｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｐａｒａｍｅｔｅｒ－ｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｆｏｒｕｎｕｓｕａｌｆｏｌｄｉｎｇｔｕｂｕｌａｒｃａｒｔｏｎｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄｂｙｃａｎｏｎｂｌａｎｋｓａｎｄｃａｎｏｎｐａｎｅｌｓ．Ｔｈｒｅｅｄｉ－ｍｅｎｓｉｏｎａｌｄｅｓｉｇｎｓｙｓｔｅｍｏｆｕｎｕｓｕａｌｆｏｌｄｉｎｇｔｕｂｕｌａｒｃａｒｔｏｎｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｕｓｉｎｇＯｐｅｎＧＬ．ｗｈｉｃｈａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｆｒａｍｅｄｅｓｉｇｎ－ｃａｒｔｏｎｔｅｘｔｕｒｅｍａｐｐｉｎｇ．ａｎｄｃａｒｔｏｏｎｄｅｓｉｇｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｕｓｕａｌｆｏｌｄｉｎｇｔｕｂｕｌａｒｃａｒｔｏｎ；ｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎ；ＯｐｅｎＧＬ随着现代社会物质生活条件的改善，人们的审美观、价值观都发生了很大的变化，对非物质的精神需求越来越强烈，对包装产品也由原来追求美观实用发展到了今天追求多元化、个性化的新阶段［１］。
然而，浏览琳琅满目的包装产品不难发现，目前市场上的纸盒包装以长方体结构居多，造成了同种产品之间的外观形式趋于模式化、雷同化。
在这种形势下．异型折叠纸盒逐渐引起设计人员和生产厂商的重视。
１管式异型盒的分类‘２】通过对管式异型盒进行分析并分类，可以针对其变形部位的不同建立相应的能够使管式异型盒参数化设计最为简单的盒库。
１．１斜线设计在普通折叠纸盒的某些位置设计斜直线或斜曲线压痕，可以使盒型发生变化，从而将普通折叠纸盒演变为异型盒。
斜线的位置可以设计在盒盖或盒底上，见图１ａ。
也可以设计在盒体位置上。
见图ｌｂｏ１．２曲拱设计利用纸板的可弯折性，可以在盒体或盒盖处进行曲拱设计，见图２。
这样的造型设计在直角六面体纸盒的基础上形成岛国腑睁ｂ图ｌ斜直线设计的异型盒Ｆｉｇ．１Ｕｎｕｓｕａｌｆｏｌｄｉｎｇｔｕｂｕｌａｒｃａｒｔｏｎｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｔｈｂｉａｓ了完美的弧度，使得包装造型更加柔和、美观。
嘲龟ａｂ图２曲拱设计的异型盒Ｆｉｇ．２Ｕｎｕｓｕａｌｆｏｌｄｉｎｇｔｕｂｕｌａｒｃａｎｏｎｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｔｈａｒｃｈ１．３角隅设计在纸盒的２个角隅处进行变形设计，即把长方体盒型上的若干角凹进去，从而改变其呆板的直角六面体形象．见图３。
收稿日期：２００８－０７－１５作者简介：黄岩（１９８４－－），女，内蒙古包头人，天津科技大学硕士研究生，主攻包装结构及计算机辅助设计。
１５２黄岩等基于ＯｐｅｎＧＬ的管式异型盒三维设计研究１．计设盒１．截普边正形柱造型的异型盒。
图５棱柱设计的异型盒像三棱柱、五棱Ｆｉｇ．５Ｕｎｕｓｕａｌｆｏｌｄｉｎｇｔｕｂｕｌａｒ柱、六棱柱等样式ｃａｒｔｏｎｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｔｈｐｒｉｓｍ的折叠纸盒，见图５。
２管式异型盒盒库的建立２．１拼合法设计管式异型盒的基本原理【３１拼合法原本用于三维实体造型，其最初思想是运用简单的规则形状几何体拼合成复杂的机械零件或建筑物等。
拼合算法因各系统所选用的实体标志法和数据结构的不同而有很大差异，从拓扑的角度看。
拼合算法就是对运算物体的点分类，找出构成运算结果的点集。
基于拼合法进行折叠纸盒结构设计，其实质就是将盒片通过不同的联接方式组成盒坯，因此首先要根据管式异型盒的结构特点将其平面展开图划分为盒片。
见图６ａ、ｂ，图６ａ正六棱柱管式异型盒的平面结构是由图６ｂ中７ｏ口囝ｉｉ口ｉ囝ｉ口ｉｉ口㈤…㈧；ｌＩＩｉ；；；ｌｉ｛｛”ｌ～ｏＵｄ｝…ｊ；Ｊａｂ图６正六棱柱管式异型盒盒坯划分Ｆｉｇ．６Ｄｉｖｉｓｉｏｎｏｆｈｅｘａｇｏｎａｌｐｒｉｓｍｃａｒｔｏｎｂｌａｎｋｓ种盒片拼合而成。
２．２盒坯库与盒片库折叠纸盒的展开结构是平面的，称之为盒坯，盒坯又是由盒片连接而成的。
盒坯是没计者最终想要得到的设计结果，管式异型盒三维设计系统的盒坯库为用户提供部分异型盒的盒坯，另外，用户也可以通过选择盒片来拼合所需的异型盒坯［“。
虽然管式异型盒形态各异．但所有的盒片均是由有限的几种几何图形经过拼合而成，如矩形、圆角矩形、多边形、曲边梯形、圆弧等。
文章建立的管式异型盒盒片库分为盒体盒片、盒盖盒片以及盒底盒片，见图７，以便用户对盒片进行分类选择。
图７管式异型盒盒片库设计Ｆｉｇ．７Ｄｅｓｉｇｎｆｏｒｄａｔａｂａｓｅｏｆｕｎｕｓｕａｌｆｏｌｄｉｎｇｔｕｂｕｌａｒｃａｒｔｏｎｐａｎｅｌｓ３管式异型盒参数化设计分析参数化设计技术是实现智能ＣＡＤ的一种方法，它通过在’不同几何元素或特征之同建立各种尺寸关联和几何约束关系，使设计者能够更好地表达设计意图．更加灵活地修改数学模型［５】。
参数化设计的实质就是用一组变量来记录用户输入的盒型设计参数，用一系列关系赋值语句表达几何参数与结构参数之同的关系，然后调用一系列绘图语句来完成盒型结构图的绘制。
参数化设计的优点在于它是面向用户的设计过程，操作过程非常方便。
管式异型盒参数化设计的方法是：先从盒坯库中调用系统已有的异型盒盒坯．如果该盒坯满足用户要求即可输入异型盒的设计参数，如长、宽、高、制造商接头尺寸等，最终向用户展示异型盒平面展开图。
如果系统盒坯库中已有的盒坯不符合用户要求．则可以从盒片库中调用各盒素部分的盒片，输入异型盒参数，然后由用户选择盒片的连接方式，最终拼合形成异型盒平面展开图。
图８为管式异型盒参数化设计流程图。
图８管式异型盒参数化设计流程图Ｆｉｇ．８Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｆｏｒｕｎｕｓｕａｌｆｏｌｄｉｎｇｔｕｂｕｌａｒｃａｒｔｏｎ１５３包装工程ＰＡＣＫＡＧＩＮＧＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶ０１．２９Ｎｏ．１０２００８．１０４管式异型盒三维设计的实现由于管式异型盒的结构较为复杂，仅从平面展开图很难想象其成型过程及成型后的外观，因此，模拟异型盒的折叠过程有助于向用户直观地展示异型盒的立体结构。
管式异型盒三维设计系统综合了ＯｐｅｎＧＬ堆栈技术、双缓存技术及异型盒的折叠继承性，实现了管式异型盒的三维展示及动画演示功能。
４．１管式异型盒三维模型的构建ｒｓ］管式异型盒三维模型的建立以二维模型为基础，利用ＯｐｅｎＧＬ中提供的三维图形变换功能实现。
下面以正六棱柱管式异型盒为例，介绍三维模型具体构建的方法及过程。
在对正六棱柱异型盒进行参数化设计时，已将盒片的绘制程序分别封装在几个函数中，建立三维模型时。
只需要调用盒片的绘制函数，但需要适当增加平移、旋转命令，构建程序见表１。
裹１正六棱柱异型盒三维模型构ｔ程序Ｔａｂ．ＩＰｒｏｇｒａｍｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｏｆｈｅｘａｇｏｎｐｆｌｓｍｃａｒｔｏＧ正六棱柱异型盒的盒片盒片绘制程序ｇｌＰｕｓｈＭａｔｒｉｘ（）ｌ盒片①ｇ‰８ｌａｔＤｒｅｆ（ａＯｗ．Ｂ１（）ＩＯｆ．Ｏ．。
ｈ），ｇｌＰｏｐＭａｔｒｉｘ（）‘ｇｌＰｕｓｈＭａｔｒｉｘＯ‘ｇｌＴｒａｎｓｌａｔｅｆ（－－ＥＬ／２＋（ｘｌ—ｘ２）］．０．Ｏｆｔ－－ｚｚ），盒片②ｇｌＲｏｔａｔｅｆ（６０，０．Ｏｆ，１．Ｏｆ，０．Ｏｆ）｝ＤｒａｗＢｌ（）ｌｇｌＰｏｐＭａｔｒｉｘ（）ｆ此外．在绘制三维模型时还应当考虑盒片在ｚ坐标系中的坐标。
见图９。
绘制盒片①时。
需要先将坐标系向２轴负方向移Ｚ’Ｏ’厂。
‘办ｈ７龟工’Ｉ？１’、＿＿＿．－。
．．．．／图９正六棱柱异型盒三维立体模型Ｆｉｇ．９Ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｏｆｈｅｘａｇｏｎａｌｐｒｉｓｍｃａｒｔｏｎ动＝，，然后调用盒片①的绘制函数；绘制盒片②时，要先将坐标系原点从Ｏ点移至Ｄ京。
然后将其向逆时针方向旋转６０。
，最后调用盒片①的绘制函数。
其它盒片的绘制方法大致相同。
正六棱柱异型盒三维立体图绘制完成之后，再对整体模型进行旋转，使用户能够在最佳角度观察盒型，见图１００４．２管式异型盒折叠动画的实现在对管式异型盒进行动画设置时，首先要分析二维平面图的特征。
确定异型盒各部分几何对象的旋转轴、旋转方向、旋转１５４图１０正六棱柱管式异型盒立体结构展示Ｆｉｇ．１０Ｄｉｓｐｌａｙｆｏｒｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｏｆｈｅｘａｇｏｎａｌｐｒｉｓｍｃａｒｔｏｎ角度及平面展开图的顶点坐标值；然后模拟机械折叠的顺序，建立异型盒几何对象之间的准栈。
层’，在设计堆栈。
层’时掌握一个原则，即同时进栈的几何对象具有相同的几何变换；最后利用进栈和出栈函数实现各几何对象的图形变换次序，直到基本图元的堆栈‘层’调用图元绘制函数。
利用时钟控制刷新屏幕。
实现旋转角度的递变，并绘制不同旋转角度下的异型盒结构，得到连续的‘纸盒结构’帧，由于帧之同的瞬时性就形成了纸盒折叠过程的三维动画演示［７］。
图１１为正六棱柱管式异型盒的动画演示过程。
图１１正六棱柱管式异型盒成型动画演示Ｆｉｇ．１１Ｃａｒｔｏｏｎｄｉｓｐｌａｙｆｏｒｈｅｘａｇｏｎａｌｐｒｉｓｍｃａｒｔｏｎ５结语目前。
企业及高等院校对简单造型折叠纸盒ＣＡＤ软件的开发都取得了一定的成果，而对异型盒的三维设计并没有进行（下转第１６４页）包装工程ＰＡＣＫＡＧＩＮＧＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶ０１．２９Ｎｏ．１０２００８．１０为瓦楞纸箱常数。
考虑到安全系数，堆码强度的计算公式为：ＬＰｃ－－－－ＫＰ２Ｋｍｇ上Ｈ－－１（２）式中：Ｐ。
为空箱抗压强度；Ｐ为空箱堆码虱度；Ｋ为安全系数；＾为堆码高度；Ｈ为包装件高度；ｍ为内装物质量；ｇ为重力加速度。
堆码强度的校核‘８］Ｐ。