内容简介

OpenGL是最近几年发展起来的性能优越的开放式三维图形标准，利用它可以创作出具有照片质量的、独立于窗口系统、操作系统和硬件平台的三维彩色图形和动画。目前，openGL在可视化系统、虚拟现实系统和三维游戏方面得到了广泛地应用。

本书主要介绍如何利用OpenGL图形库开发可视化应用系统，并以实例的方式讲述一些特殊可视化效果的编程方法，包括地形、云彩、海浪、烟雾、粒子系统、飞行器尾焰等，掌握这些特效的制作对于开发高逼真度图形非常重要。

本书深入浅出、内容广泛，可供从事可视化系统开发、三维游戏开发或其他图形应用程序开发的各大专院校学生、教员和研究人员参考，也可作为OpenGL三维图形编程的培训教程或其他相关专业人士及计算机爱好者阅读。

前言

科学可视化、计算机动画和虚拟现实是近年来在计算机图形学领域内的三大热门研究方向，它们的技术核心都是三维真实感图形。当前，三维图形在军事、航天、航空、医学、地质勘探、三维游戏和工业CAD设计等方面有着十分广泛地应用。

openGL(即开放性图形库open Graphics Library)是近几年发展起来的一个性能卓越的三维图形标准，它源于SGI公司为其图形工作站开发的IRIS GL，在跨平台移植过程中发展成为openGL。SGI公司在1992年7月发布1.0版，后成为工业标准。1995年12月批准了1.1版本，最新版规范是1999年5月通过的1.2.1。OpenGL作为一个性能优越的图形应用程序设计界面(API)，具有广泛的可移植性，它独立于硬件系统、操作系统和窗口系统。openGL适用于广泛的计算机环境，从个人计算机到工作站和超级计算机，用户都可以利用openGL创建漂亮的三维图形。由于许多在计算机界具有领导地位的计算机公司纷纷采用OpenGL作为三维图形应用程序设计界面，因此，openGL是从事三维图形开发工作的技术人员所必须掌握的开发工具。

由于openGL能实现高性能的三维图形功能，这使得科学计算可视化、仿真可视化技术发展迅速。可视化系统不仅可以帮助技术人员形象直观地查看仿真结果，而且在一定程度上可以提高设计水平，减少错误的发生。因此计算机图形技术将在各行业、各个领域内得到越来越广泛地应用。有人说20世纪是计算机多媒体技术发展的世纪，21世纪将是虚拟现实飞速发展的世纪，因此，积极推动计算机图形领域的发展将对于我国的经济建设、科学研究具有重要的现实意义。

本套丛书主要介绍如何利用OpenGL开发可视化应用系统，它定位于OpenGL的高级编程和可视化系统开发，在书中并不对VC十十开发和OpenGL的基础知识进行讲解。因此要求阅读本套丛书的读者必须具有使用VC十十和OpenGL进行编程的基础知识。

《openGL高级编程与可视化系统开发(高级编程篇)》共由15章组成。第1章至第2章简要地介绍了OpenGL与图形可视化的关系以及openGL编程的基础知识；第3章介绍了利用openGL读取各种外部三维模型的方法，如3DS、OBJ、WRL等：第4章至第7章介绍了三维地形、蓝天白云、星空和水的波动的模拟；第8章介绍了粒子系统的编程方法。第9章至第10章介绍了碰撞检测编程、LOD编程技术：第11章至第15章介绍了一些特殊效果的编程方法，如爆炸效果、霓虹效果、对象捕捉和自然现象的编程。

《openGL高级编程与可视化系统开发(系统开发篇)》共由16章组成。第1章至第11章全面系统地介绍了一个三维场景编辑软件系统的编程实现过程，该软件系统结构清晰、功能齐全、可扩充性强，对于开发应用系统具有很高的借鉴价值；第12章介绍了一个三维空战游戏的开发过程：第13章介绍了一个利用openGL开发的游戏引擎和一个利用该引擎开发的三维射击游戏“恐怖之战”；第14章至第16章介绍了三个OpenGL开发的可视化仿真实例，包括导弹飞行试验系统、飞行漫游系统、飞机飞行动力学系统。

为了便于用户使用，在书后附有包含该书全部应用实例的源代码光盘。全部程序在VisualC十十6.0中编译通过，运行环境为Windows 98或Windows 2000。读者可以充分利用其中的代码，有些只需稍许改动便可应用到自己的系统中，这些都是笔者多年的积累，以供读者参考。
本书由和平鸽工作室全体成员齐心协力编写完成，是大家精诚团结才使本书顺利完成。感谢对本书的出版提供支持的所有老师、编辑。由于水平有限，书中难免存在疏漏和错误之处，敬请各位读者朋友批评指正。
和平鸽工作室
2002年5月

目录

1.1 图形可视化概述
1.2 OpenGL基本特点
1.3 OpenGL图形的实现
1.3.1 OpenGL体系结构
1.3.2 渲染上下文(RC)
1.3.3 调色板的使用
1.3.4 像素格式设置
1.3.5 OpenGL处理流程与图形绘制方式
1.4 OpnGL开发库的基本组成
1.4.1 OpenGL开发组件
1.4.2 OpenGL函数
1.5 OpenGL程序运行方式

第2章 OpenGL编程基础

2.1 OpenGL绘图基本知识
2.1.1 基本数据类型
2.1.2 图形绘制
2.1.3 显示列表
2.1.4 OpenGL颜色
2.1.5 Open光照模型
2.1.6 材质设置
2.1.7 纹理映射
2.1.8 选择与反馈
2.1.9 帧缓存与动画
2.2 基于对话框的OpenGL图形程序的基本框架
2.2.1 程序说明
2.2.2 理论基础
2.2.3 编程步骤
2.2.4 加入到AppWizard
2.3 基于单文档的OpenGL图形程序的基本框架
2.3.1 程序说明
2.3.2 理论基础
2.3.3 编程步骤
2.3.4 加入到AppWizard
2.4 基于多文档的OpenGL图形程序的基本框架
2.4.1 程序说明
2.4.2 理论基础
2.4.3 编程步骤
2.4.4 加入到AppWizard

第3章 外部三维图形文件的输入与处理

3.1 3DS文件格式
3.1.1 3DS文件格式简介
3.1.2 3D编辑程序块
3.1.3 关键帧块
3.2 3DS文件输入程序介绍
3.2.1 程序说明
3.2.2 理论基础
3.2.3 编程步骤
3.3 OBJ文件格式介绍
3.4 OBJ文件输入程序介绍
3.4.1 程序说明
3.4.2 理论基础
3.4.3 编程步骤
3.5 其他格式3D文件的处理方法
3.5.1 各种格式的3D文件的相互转换
3.5.2 其他输入方法介绍

第4章 三维地形的模拟

4.1 地形模拟概述
4.2 编程实例一
4.2.1 程序说明
4.2.2 理论基础
4.2.3 编程步骤
4.3 编程实例二
4.3.1 程序说明
4.3.2 理论基础
4.3.3 编程步骤

第5章 蓝天白云的模拟

5.1 模拟实例一
5.1.1 程序说明
5.1.2 理论基础
5.1.3 编程步骤
5.2 模拟实例二
5.2.1 程序说明
5.2.2 理论基础
5.2：3 编程步骤

第6章 星空的模拟

6.1 模拟实例一
6.1.1 程序说明
6.1.2 理论基础
6.1.3 编程步骤
6.2 模拟实例二
6.2.1 程序说明
6.2.2 理论基础
6.2.3 编程步骤

第7章 水的波动的模拟

7.1 编程实例一
7.1.1 程序说明
7.1.2 理论基础
7.1.3 编程步骤
7.2 编程实例二
7.2.1 程序说明
7.2.2 理论基础
7.2.3 编程步骤

第8章 粒子系统的模拟

8.1 粒子系统概述
8.1.1 过程模型
8.1.2 粒子系统
8.2 编程实例一
8.2.1 程序说明
8.2.2 理论基础
8.2.3 编程步骤
8.3 编程实例二
8.3.1 程序说明
8.3.2 理论基础
8.3.3 编程步骤

第9章 碰撞检测编程

9.1 碰撞检测概述
9.2 编程实例一
9.2.1 程序说明
9.2.2 理论基础
9.2.3 编程步骤
9.3 编程实例二
9.3.1 程序说明
9.3.2 理论基础
9.3.3 编程步骤

第10章 LOD技术编程

10.1 LOD技术概述
10.2 编程实例
10.2.1 程序说明
10.2.2 理论基础
10.2.3 编程步骤

第11章 火焰的模拟

11.1 编程实例一
11.1.1 程序说明
11.1.2 理论基础
11.1.3 编程步骤
11.2 编程实例二
11.2.1 程序说明
11.2.2 理论基础
11.2.3 编程步骤

第12章 爆炸效果的模拟

12.1 编程实例一
12.1.1 程序说明
12.1.2 理论基础
12.1.3 编程步骤
12.2 编程实例二
12.2.1 程序说明
12.2.2 理论基础
12.2.3 编程步骤

第13章 霓虹效果的模拟

13.1 编程实例一
13.1.1 程序说明
13.1.2 理论基础
13.1.3 编程步骤
13.2 编程实例二
13.2.1 程序说明
13.2.2 理论基础
13.2.3 编程步骤
13.3 编程实例三
13.3.1 程序说明
13.3.2 理论基础
13.3.3 编程步骤

第14章 对象捕捉的编程

14.1 编程实例一
14.1.1 程序说明
14.1.2 理论基础
14.1.3 编程步骤
14.2 编程实例二
14.2.1 程序说明
14.2.2 理论基础
14.2.3 编程步骤

第15章 自然现象的模拟

15.1 编程实例一
15.1.1 程序说明
15.1.2 理论基础
15.1.3 编程步骤
15.2 编程实例二
15.2.1 程序说明
15.2.2 理论基础
15.2.3 编程步骤