交互式虛擬三維環(huán)境的設(shè)計簡介

　4 虛擬三維場景的顯示和人機(jī)交互

在搭建好了應(yīng)用程序框架之后，我們就可以在其中加入繪制場景的代碼了。我們要在場景中繪制出天空、地面、植物和建筑物，從而逐步創(chuàng)造一個虛擬的三維環(huán)境，然后增加在其中漫游的功能，實(shí)現(xiàn)簡單的交互。

　　4．1 繪制并顯示地形

　　在 OpenOL框架初始化之后需要調(diào)用 InitTerrain()函數(shù)來生成地形數(shù)據(jù)數(shù)組，進(jìn)行地形的初始化。編寫一個函數(shù)來繪制地形，命名為 DrawTerrain()，在其中調(diào)用 glDrawgle．ments()函數(shù)，通過繪制三角形帶的方式來繪制地形。如果地形有紋理，可以調(diào)用glBindTexture()函數(shù)給地面貼圖。把DrawTerrain()增加到 DrawScene()函數(shù)中，這樣在每次屏幕刷新時就能自動重新繪制地形了。

　　4．2 載入并顯示 3ds格式的模型文件

　　天空、建筑物等虛擬對象都是采用預(yù)先建模的方式創(chuàng)建的，我們已經(jīng)將其統(tǒng)一保存為“3ds”格式的文件。我們還需要在程序中包含一個名字為“3ds．h”的頭文件，其對應(yīng)的源文件叫做“3ds．cpp”，二者均可互聯(lián)網(wǎng)上找到。對每一個3ds文件，可以先用 3ds．h文件中的載入函數(shù)將其調(diào)入程序，并為其分配各 自的編號，再調(diào)用顯示模型函數(shù)在 OpenGL環(huán)境中顯示相應(yīng)的 3D模型。顯示模型函數(shù)的參數(shù)同時定義了模型顯示的位置、方向和比例。載入模型的工作可以在程序初始化時完成，而顯示模型的函數(shù)應(yīng)添加到 DrawScene()函數(shù)中。

　　4．3 載入并顯示植物

　　按照前面提到的方法，在虛擬三維場景中顯示一株植物實(shí)際上是顯示一幅植物的圖片(而不是 3D模型)。我們先在程序中載入圖片，然后在屏幕上繪制四邊形，把植物的圖片作為貼圖顯示出來。在虛擬三維場景中漫游時，我們知道自己的視線方向，也可以計算出自己所處的位置坐標(biāo)，那么，就可以編寫一段代碼，讓具有植物紋理的四邊形每次重繪時都始終與我們的視線方向垂直，從而形成一種三維模型的效果。

　　4．4 添加漫游功能

　　完成了虛擬三維場景的創(chuàng)建和繪制以后，還需要給程序添加漫游功能。有了漫游功能，我們不但能夠看到虛擬三維場景，更能以第一人稱參與其中，更加“真實(shí)”地體驗(yàn)這個虛擬世界。

　　在現(xiàn)實(shí)中人們看到的畫面效果，主要取決于兩個方面：觀察點(diǎn)的位置和視線的方向。在 OpenGL中，也有類似于我們眼睛的東西，我們可以使用 函數(shù) gluLookAt()來改變在OpenGL場景中的觀察點(diǎn)的位置和視線方向，我們把這個函數(shù)添加到 DrawScene()函數(shù)中。在程序運(yùn)行期間，通過使用鍵盤和鼠標(biāo)等來改變觀察點(diǎn)坐標(biāo)和視線方向。屏幕每次刷新時，改變函數(shù) gluLookAt()中的參數(shù)值 ，OpenGL就會用新的視角重新繪制屏幕上的畫面，從而產(chǎn)生在場景中漫游的效果。

　　到目前為止，一個簡單的交互式虛擬三維環(huán)境就建成了，它可以作為任何一個實(shí)用的虛擬三維環(huán)境的基礎(chǔ)模塊，我們可以在這個基礎(chǔ)上繼續(xù)豐富場景內(nèi)容，添加其它功能，逐步完善程序。

　　5 程序的優(yōu)化和其它功能的介紹

　　在虛擬三維環(huán)境的設(shè)計中，還有很多值得借鑒的方法。比如，用地形灰度圖來生成高度數(shù)據(jù)，使用區(qū)域分塊顯示技術(shù)來提高渲染速度，采用 M0D(分級顯示)技術(shù)加快貼圖顯示速度并產(chǎn)生較好的效果，用位圖字體、輪廓字體等顯示漢字，使用顯示列表顯示多個重復(fù)模型從而提高效率，使用粒子動畫來模擬爆炸、煙霧等場面，在程序中添加碰撞檢測的功能以符合物理原理，等等。

　　6 小結(jié)

　　計算機(jī)技術(shù)發(fā)展到今天，再也不能忽視虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界之間的密切聯(lián)系，虛擬世界正在越來越真實(shí)地再現(xiàn)著現(xiàn)實(shí)世界中的一草一木。虛擬三維環(huán)境作為虛擬世界的主體，直接決定著虛擬世界的真實(shí)感。OpenGL等技術(shù)的應(yīng)用使得三維圖形技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)、三維仿真、模擬訓(xùn)練、電子娛樂等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，一些平常無法實(shí)現(xiàn)或很難實(shí)現(xiàn)的自然環(huán)境和工作環(huán)境的模擬在虛擬世界中成了家常便飯。它在帶給體驗(yàn)者更加逼真的感受的同時，也大大降低了各種成本，提高了工作效率，有著廣闊的發(fā)展空間。