视景仿真系统中单通道与多通道图形显示设计与实现

视景仿真系统中单通道与多通道图形显示设计与实现张侃（山西交通职业技术学院山西太原030031）摘要:视景系统仿真就是将可视化仿真技术应用于各种模拟器的视景系统中，以产生尽可能真实的场景效果，它综合利用了计算机图形学、信息论、计算机视觉、图像处理、模式识别和软件工程等理论和应用技术，本文对汽车驾驶模拟图形的设计与实现做了简单的介绍。

关键词:计算机视景仿真;单通道;多通道一、引言视景系统仿真就是将可视化仿真技术应用于各种模拟器的视景系统中，以产生尽可能真实的场景效果，它综合利用了计算机图形学、信息论、计算机视觉、图像处理、模式识别和软件工程等理论和应用技术。

随着计算机技术和仿真技术的发展，结合虚拟现实的视景系统仿真在航空航天、军事、交通等领域得到了广泛的应用，本文对汽车驾驶模拟图形的设计与实现做了简单的介绍。

二、单通道图形显示设计与实现论文中的单通道是按以下步骤来完成的。

首先创建了一个帧缓存、一个通道、一个视点、一个场景、多个实体对象、一个光源和一个雾化模型；接着将实体对象、光源和雾化模型等添加到场景中；然后再将视点和场景同时加入到通道中；最后把通道加入到帧缓存中。

完成后的单通道程序如下：//定义单通道图形的帧缓存、通道、视点和场景等资源GV_Fbf fbf；GV_Channel parent；GV_Camera eye_camera；GV_Scene scene；GV_Light sunlight；GV_Fog fog；//创建单通道图形的帧缓存、通道、视点和场景等资源GV_fbf_create(&fbf)；GV_chn_create(&parent)；GV_cam_create(&eye_camera)；GV_scn_create(&scene)；GV_lsr_create(&sunlight)；GV_fog_create(&fog)；//设置单通道图形的帧缓存、通道、视点和场景等资源的名字GV_fbf_set_name(fbf，“FBF”)；GV_chn_set_name(parent，“汽车驾驶训练模拟器”)；GV_cam_set_name(eye_camera，“CAMERA”)；GV_scn_set_name(scene，“SCENE”)；GV_lsr_set_name(sunlight，“SUN”)；GV_fog_set_fog(fog，“FOG”)；//将光源和雾的模型加入到场景中GV_scn_add_light(scene，sunlight)；GV_scn_add_fog(scene，fog)；//设置单通道图形的视口大小和远近裁剪面static GV_Viewport parent_vp={-1.0,1.0,-1.0,1.0}；static float far_clip=5000.0；static float near_clip=1.0；GV_chn_set_clip_near(parent，near_clip)；GV_chn_set_clip_far(parent，far_clip)；GV_chn_set_viewport(parent，&parent_vp)；//把视点和场景放入通道中GV_chn_set_camera(parent，eye_camera)；GV_chn_set_scene(paent，scene)；//向帧缓存中添加通道GV_fbf_add_channel(fbf，parent)；程序实现后的场景如图1所示：图1单通道技术实现的场景三、多通道图形显示技术的实现多通道图形显示中各种资源之间的层次关系比单通道时要复杂一些。

整个视景系统软件采用帧缓存和一个驾驶员通道(driver)相连，驾驶员视点就设置在该通道中，同时还把整个视景系统的场景模型也放入到这个通道，然后通过驾驶员通道与各个子通道进行连接。

每一个通道的视点和场景都与驾驶员通道的相同。

整个视景系统通过对帧缓存fbf树型结构的维护处理来完成整个系统的同步更新、访问控制和恢复系统功能等。

整个视景系统软件创建了一个帧缓存、一个驾驶员通道（驾驶员视野或者是挡风玻璃外场景通道）、两个子通道（后视镜和反光镜通道）、一个驾驶员通道视点、视景系统的场景模型和其中的对象实体、一个光照和一个雾化模型；将各个对象实体、光照模型和雾化模型加入场景模型；然后将视点和场景放入相应的通道，并把各个子通道添加到驾驶员通道中，最后把驾驶员通道连接到帧缓存中。

多通道图形显示的程序如下：//定义多通道图形的帧缓存、通道、视点、场景资源GV_Fbf fbf；GV_Channel driver_chn，rearview_mirror_chn；GV_Channel viewfinder_chn；GV_Camera driver_cam；GV_Scene scene；GV_Obi scene_model，skydome；GV_Light sunlight；GV_Fog fog_model；//创建多通道图形的帧缓存、驾驶员通道、后视镜和反光镜通道、//驾驶员视点和场景模型等资源GV_fbf_create(&fbf)；GV_chn_create(&driver_chn)；GV_chn_create(&rearview_mirror_chn)；GV_chn_create(&viewfinder_chn)；GV_cam_create(&driver_cam)；GV_scn_create(&scene)；GV_lsr_create(&sunlight)；GV_fog_create(&fog_model)；//设置多通道图形的帧缓存、驾驶员通道、后视镜和反光镜通道、//驾驶员视点和场景模型等资源的名字GV_fbf_set_name(fbf，“FBF”)；GV_chn_set_name(driver_chn，“DRIVER_CHN”)；GV_chn_set_name(rearview_mirror_ch，“REARVIEW_MIRROR_CHN”)；GV_chn_set_name(viewfinder_chn，“VIEWFINDER_CHN”)；GV_cam_set_name(drive_cam，“DRIVER_CAM”)；GV_scn_set_name(scene，“SCENE”)；GV_lsr_set_name(sunlight，“SUN”)；GV_fog_set_name(fog_model，“FOG”)；//向图形中添加场景模型、光照模型和雾化模型GV_scn_add_object(scene，scene_model)；GV_scn_add_object(scene，skydome)；GV_scn_add_light(scene，sunlight)；GV_scn_set_fog(scene，fog_model)；//设置多通道图形的视口大小和远近裁剪面static GV_Viewport driver_vp={-1.0,1.0,-1.0,1.0}；static GV_Viewport rearview_mirror_vp={-1.0,-0.5,0.5,1.0}；static GV_Viewport viewfinder_vp={0.5,1.0,0.5,1.0}；static float far_clip=5000.0；static float near_clip=1.0；GV_chn_set_viewport(driver_chn&driver_vp)；GV_chn_set_viewport(rearview_mirror_chn&rearview_mirror_vp)；GV_chn_set_viewport(viewfinder_chn&viewfinder_vp)；GV_chn_set_clip_near(driver_chn，near_clip)；GV_chn_set_clip_far(driver_chn，far_clip)；//把视点和场景放入各个通道中GV_chn_set_camer(driver_chn，driver_cam)；GV_chn_set_camer(rearview_mirror_chn，rearview_mirror_cam)；GV_chn_set_camer(viewfinder_chn，viewfinder_cam)；GV_chn_set_scene(driver_chn，scene)；GV_chn_set_scene(rearview_mirror_chn，scene)；GV_chn_set_scene(viewfinder_chn，scene)；//将后视镜通道和反光镜通道与驾驶员通道连接起来GV_chn_add_channel(driver_chn，rearview_mirror_chn)；GV_chn_add_channel(driver_chn，viewfinder_chn)；//设置后视镜和反光镜通道的状态GV_chn_set_mirror_state(rearview_mirror_chn，G_ON)；GV_chn_set_mirror_state(viewfinder_chn，G_ON)；//把驾驶员通道放入帧缓存中GV_fbf_add_channel(fbf，driver_chn)；程序实现后的场景如图3所示：图3多通道图像场景现在随着计算机技术的发展,硬件成本大幅度下降,为汽车驾驶训练模拟器提供高性能价格比的硬件平台条件逐渐成熟。

综上所述，对于汽车驾驶训练模拟器而言，当前正处于一个技术转折点。

采用新的技术途径，将汽车驾驶训练模拟器的性能提高一个档次，同时在价格上又保持了用户的可接受性，这势必会促进我国车辆培训水平的提高和交通状况的改善。