📄
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<v:imagedata src="./第五章%20图形标准.files/image001.gif" o:href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/material/CG_Gif_pub_015.gif"/>
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src="./第五章%20图形标准.files/image001.gif" v:shapes="_x0000_i1026"><![endif]></span></p>
</td>
<td width="94%" style='width:94.48%;background:#CCFF99;padding:.75pt .75pt .75pt .75pt;
height:28.5pt'>
<p style='line-height:130%'><span style='font-size:10.0pt;font-family:楷体_GB2312'>掌握<span
lang=EN-US><a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_010.htm"><span
style='color:red'>OpenGL的程序结构</span></a><span style='color:black'>、</span><a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_018.htm"><span
style='color:red'>OpenGL基本几何元素的绘制</span></a><span style='color:black'>、</span><a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_031.htm"><span
style='color:red'>常用的坐标变换函数</span></a><span style='color:black'>、</span><a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_037.htm"><span
style='color:red'>OpenGL光照</span></a><span style='color:black'>的基本概念和</span><a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_013.htm"><span
style='color:red'>OpenGL的基本程序结构</span></a>。</span></span></p>
</td>
</tr>
<tr style='height:19.5pt'>
<td width="4%" style='width:4.98%;background:#CCFF99;padding:.75pt .75pt .75pt .75pt;
height:19.5pt'>
<p align=center style='text-align:center'><span lang=EN-US><!--[if gte vml 1]><v:shape
id="_x0000_i1027" type="#_x0000_t75" alt="" style='width:13.5pt;height:13.5pt'>
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</td>
<td width="94%" style='width:94.48%;background:#CCFF99;padding:.75pt .75pt .75pt .75pt;
height:19.5pt'>
<p style='line-height:130%'><span style='font-size:10.0pt;font-family:楷体_GB2312'>熟悉<span
lang=EN-US><a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_023.htm"><span
style='color:red'>OpenGL控制多边形的绘制</span></a>、<a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_046.htm"><span
style='color:red'>VRML线性变换</span></a>和<a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_054.htm"><span
style='color:red'>VRML一些节点的描述</span></a>。</span></span></p>
</td>
</tr>
<tr style='height:20.25pt'>
<td width="4%" style='width:4.98%;background:#CCFF99;padding:.75pt .75pt .75pt .75pt;
height:20.25pt'>
<p align=center style='text-align:center'><span lang=EN-US><!--[if gte vml 1]><v:shape
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src="./第五章%20图形标准.files/image001.gif" v:shapes="_x0000_i1028"><![endif]></span></p>
</td>
<td width="94%" style='width:94.48%;background:#CCFF99;padding:.75pt .75pt .75pt .75pt;
height:20.25pt'>
<p style='line-height:130%'><span style='font-size:10.0pt;font-family:楷体_GB2312'>了解<span
lang=EN-US><a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_050.htm"><span
style='color:red'>VRML场景交互</span></a>和<a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_057.htm"><span
style='color:red'>VRML展望</span></a>。</span></span></p>
</td>
</tr>
</table>
<p class=MsoNormal><span style='font-size:13.5pt;font-family:隶书;color:purple'>内容简介<span
lang=EN-US><o:p></o:p></span></span></p>
<p style='line-height:130%'><span style='font-size:10.0pt;font-family:仿宋_GB2312'>长期以来，人们致力于计算机三维图形技术的研究。由于生成</span><span
lang=EN-US><a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter4/CG_Txt_4_001.htm"
target="_top"><span style='font-size:10.0pt;font-family:仿宋_GB2312;color:red'>真实感图形</span></a></span><span
style='font-size:10.0pt;font-family:仿宋_GB2312'>需要较深的数学知识（三角学、线性代数、微分几何等），今天的许多三维图形开发工具已经隐藏了这些细节，使编程人员仅仅只需要考虑怎样创作自己的图像。</span><span
lang=EN-US><a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_005.htm"><span
style='font-size:10.0pt;font-family:仿宋_GB2312;color:red'>OpenGL</span></a></span><span
style='font-size:10.0pt;font-family:仿宋_GB2312'>就是这样的一个开发工具。</span></p>
<p style='margin-top:9.0pt;line-height:130%'><span lang=EN-US style='font-size:
10.0pt;mso-ascii-font-family:仿宋_GB2312;mso-fareast-font-family:仿宋_GB2312'> </span><span
lang=EN-US style='font-size:10.0pt;font-family:仿宋_GB2312'> OpenGL最初是SGI公司为其图形工作站开发的可以独立于窗口操作系统和硬件环境的图形开发环境，其目的是将用户丛具体的硬件系统和操作系统中解放出来，可以完全不去理解这些系统的结构和指令系统，只要按规定的格式书写应用程序就可以在任何支持该语言的硬件平台上执行。做为图形硬件的软件接口，OpenGL由几百个指令或函数组成。对程序员而言，OpenGL是一些指令或函数的集合。这些指令允许用户对二维几何对象或三维几何对象进行说明，允许用户对对象实施操作以便把这些对象着色（Render）到帧存（Frame
buffer）上。</span></p>
<p class=MsoBodyTextIndent style='line-height:130%'><span lang=EN-US
style='font-size:10.0pt;font-family:"MS Sans Serif";mso-ascii-font-family:仿宋_GB2312;
mso-fareast-font-family:仿宋_GB2312'> </span><span lang=EN-US
style='font-size:10.0pt;font-family:仿宋_GB2312;mso-hansi-font-family:"MS Sans Serif"'>
谈到虚拟现实技术(Virtual Reality)，我们便联想到LawnMover Man、Johnny Mnemonic及Titanic等电影中的画面。由此而获得的对虚拟世界的认识，使我们对其产生了极大的兴趣。虚拟现实技术是一门由应用驱动的涉及众多学科的新的实用技术，是集先进的计算机技术、虚拟现实技术、传感与测量技术、微电子技术等为一体的综合集成技术。在计算机技术中，虚拟现实技术的发展又依赖于人工智能、图形学、网络、面向对象、Client/Server、人机交互和高性能计算技术。该技术的目的是以三维图形为主，丛视觉感知、听觉感知角度出发创造出一个让人身临其静的虚拟世界。</span></p>
<p class=MsoBodyTextIndent style='line-height:130%'><span lang=EN-US
style='font-size:10.0pt;mso-ascii-font-family:仿宋_GB2312;mso-fareast-font-family:
仿宋_GB2312'> </span><span lang=EN-US style='font-size:10.0pt;
font-family:仿宋_GB2312'> 令我们十分高兴的是，虚拟现实技术离我们越来越近了。虚拟世界在Internet上不断发展壮大。</span><span
lang=EN-US style='font-size:10.0pt;font-family:楷体_GB2312'><a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_042.htm"><span
style='color:red'>VRML</span></a></span><span style='font-size:10.0pt;
font-family:仿宋_GB2312'>（<span lang=EN-US>Virtual Reality Modeling Language）已将三维世界带入了Web。VRML对每个人都有用，它是建立和体验一个新世界的通讯媒介，可以模拟现实世界的特征。VRML浏览器可以带你浏览Web上的3D实境。VRML生成器能让你生成自己的虚拟世界，供别人寻访。</span></span></p>
<p class=MsoBodyTextIndent style='line-height:130%'><span lang=EN-US
style='font-size:10.0pt;font-family:"Times New Roman";mso-ascii-font-family:
仿宋_GB2312;mso-fareast-font-family:仿宋_GB2312'> </span><span
lang=EN-US style='font-size:10.0pt;font-family:仿宋_GB2312;mso-hansi-font-family:
"Times New Roman"'> </span><span style='font-size:10.0pt;font-family:仿宋_GB2312'>本章将主要介绍<span
lang=EN-US>OpenGL和VRML的有关知识。</span></span><span lang=EN-US> </span></p>
<p class=MsoBodyTextIndent style='line-height:130%'> </p>
<p align=center style='text-align:center'><b><span style='font-size:18.0pt;
color:green'>第一部分</span><span style='color:green'> </span></b><b><span
lang=EN-US style='font-size:18.0pt;color:green'>OpenGL</span></b></p>
<p style='line-height:200%'><span lang=EN-US style='mso-ascii-font-family:仿宋_GB2312;
mso-fareast-font-family:仿宋_GB2312'> </span><span lang=EN-US>
OpenGL是一个功能强大的图形库，用户可以很方便地利用它开发出有多种特殊视觉效果(如光照、纹理、透明、阴影)的三维图形。OpenGL的前身是SGI公司为其图形工作站设计的一个图形开发软件库IRIS
GL(Graphics Librar y)，由于其性能优越，因此受到了用户的一致推崇。SGI公司有针对性地对GL进行了改进，特别是扩展了GL的可移植性，使之成为一个跨平台的开放式图形编程接口，这就是<span
style='color:maroon'>OpenGL</span>。</span></p>
<p style='line-height:200%'><span lang=EN-US> 1992年，OpenGL1.0版正式发布，并立即得到了迅速的应用推广。1995年12月，由OpenGL
ARB(Architecture Review Board—体系结构评审委员会)批准了OpenGL1.1版本，这一版本的OpenGL性能得到了加强，并引入了一些新特征。其中包括：在增强元文件中包含OpenGL调用；引进打印机支持；通过顶点数组的新特征，提高了顶点位置、法向、颜色及色彩指数、纹理坐标、多边形边缘标志等的传输速度。现在，OpenGL已经成为应用最为广泛的二维和三维图形编程接口。各种平台上利用OpenGL开发的图形应用软件大量地涌现出来。OpenGL的主要版本有1.0、1.1、1.2和1.2.1，其中以1.1版最为常用。</span></p>
<p style='line-height:200%'><span lang=EN-US> Microsoft起先是把OpenGL集成到Windows
NT 中；后来又把它集成到Windows 95 OSR2中，而在Windows98中，OpenGL已经成为标准组成部分之一，其执行性能也得到了相应的优化提高。
</span></p>
<p style='line-height:200%'><span lang=EN-US> OpenGL集成了所有曲面造型、图形变换、光照、材质、纹理、像素操作、融合、反走样、雾化等等复杂的计算机图形学算法。应用OpenGL绘制图形就像我们使用Windows
GDI的MoveTo()函数一样方便。随着微处理器性能的不断提高和32位操作系统的出现，使得运用OpenGL开发的三位图形质量正在接近工作站的水平。 </span></p>
<p align=center style='text-align:center'><b><span lang=EN-US style='font-size:
18.0pt;color:green'>5.1.1</span><span lang=EN-US style='color:green'> </span></b><b><span
style='font-size:18.0pt;font-family:仿宋_GB2312;color:green'>概述</span></b></p>
<p style='line-height:200%'><span lang=EN-US> </span><span
lang=EN-US style='font-family:楷体_GB2312'>OpenGL是一个功能强大的图形库，用户可以很方便地利用它开发出有多种特殊视觉效果(如光照、纹理、透明、阴影)的三维图形。OpenGL的前身是SGI公司为其图形工作站设计的一个图形开发软件库IRIS
GL(Graphics Librar y)，由于其性能优越，因此受到了用户的一致推崇。SGI公司有针对性地对GL进行了改进，特别是扩展了GL的可移植性，使之成为一个跨平台的开放式图形编程接口，这就是OpenGL。</span></p>
<p style='line-height:200%'><span lang=EN-US style='mso-ascii-font-family:楷体_GB2312;
mso-fareast-font-family:楷体_GB2312'> </span><span lang=EN-US
style='font-family:楷体_GB2312'> 1992年，OpenGL1.0版正式发布，并立即得到了迅速的应用推广。1995年12月，由OpenGL
ARB(Architecture Review Board)</span><span lang=EN-US style='mso-ascii-font-family:
楷体_GB2312;mso-fareast-font-family:楷体_GB2312'>—</span><span style='font-family:
楷体_GB2312'>体系结构评审委员会批准了<span lang=EN-US>OpenGL1.1版本,这一版本的OpenGL性能得到了加强，并引入了一些新特征。其中包括：在增强元文件中包含OpenGL调用；引进打印机支持；通过顶点数组的新特征，提高了顶点位置、法向、颜色及色彩指数、纹理坐标、多边形边缘标志等的传输速度。现在，OpenGL已经成为应用最为广泛的二维和三维图形编程接口。各种平台上利用OpenGL开发的图形应用软件大量地涌现出来。OpenGL的主要版本有1.0、1.1。1.2和1.21，其中以1.1版最为常用。</span></span></p>
<p style='line-height:200%'><span lang=EN-US style='mso-ascii-font-family:楷体_GB2312;
mso-fareast-font-family:楷体_GB2312'> </span><span lang=EN-US
style='font-family:楷体_GB2312'> Microsoft起先是把OpenGL集成到Windows NT中，后来又把它集成到Windows
95 OSR2中，而在Windows中，OpenGL已经成为标准组成部分之一，其执行性能也得到了相应的优化提高。</span></p>
<p><b><span lang=EN-US style='font-size:10.0pt;font-family:幼圆;color:gray'><a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_007.htm"><span
style='text-decoration:none;text-underline:none'><!--[if gte vml 1]><v:shape
id="_x0000_i1029" type="#_x0000_t75" alt="" href="CG_Txt_5_007.htm" style='width:21pt;
height:37.5pt' o:button="t">
<v:imagedata src="./第五章%20图形标准.files/image002.gif" o:href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/material/CG_Gif_pub_021.gif"/>
</v:shape><![endif]--><![if !vml]><img border=0 width=28 height=50
src="./第五章%20图形标准.files/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1029"><![endif]></span></a></span></b><b><span
lang=EN-US style='font-family:幼圆;color:gray'><a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_007.htm"><span
style='color:gray'>OpenGL 的特点</span></a><o:p></o:p></span></b></p>
<p style='line-height:200%'>从程序开发人员的角度来看，<span lang=EN-US>OpenGL是一组绘图命令的API集合。利用这些API能够方便地描述二维和三维几何物体，并控制这些物体按某种方式绘制到显示缓冲区中。OpenGL的API集提供了物体描述、平移、旋转、缩放、光照、纹理、材质、象素、位图、文字、交互以及提高显示性能等方面的功能，基本涵盖了开发二、三维图形程序所需的各个方面。与一般的图形开发工具相比，OpenGL具有以下几个突出特点：</span></p>
<p style='margin-left:36.0pt;text-indent:-18.0pt;line-height:200%;mso-list:
l23 level1 lfo1;tab-stops:list 36.0pt'><![if !supportLists]><span lang=EN-US
style='font-size:10.0pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:Symbol'>·<span
style='font:7.0pt "Times New Roman"'>
</span></span><![endif]>应用广泛</p>
<p style='line-height:200%'><span lang=EN-US> OpenGL是目前最主要的二、三维交互式图形应用程序开发环境，已成为业界最受推荐的图形应用编程接口。自从1992年发表以来，OpenGL已被广泛地应用于CAD/CAM、三维动画、数字图象处理以及虚拟现实等领域，Kinetix公司的3D
Studio Max就是突出的代表。无论是在PC机上，还是在工作站甚至是大型机和超级计算机上，OpenGL都能表现出它的高性能和强大威力。</span></p>
<p style='margin-left:36.0pt;text-indent:-18.0pt;line-height:200%;mso-list:
l0 level1 lfo2;tab-stops:list 36.0pt'><![if !supportLists]><span lang=EN-US
style='font-size:10.0pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:Symbol'>·<span
style='font:7.0pt "Times New Roman"'>
</span></span><![endif]>跨平台性</p>
<p style='line-height:200%'><span lang=EN-US> OpenGL能够在几乎所有的主流操作系统上运行，包括UNIX、Mac
OS、OS/2、Windows NT、Windows9x、Linux等。</span></p>
<p style='margin-left:36.0pt;text-indent:-18.0pt;line-height:200%;mso-list:
l9 level1 lfo3;tab-stops:list 36.0pt'><![if !supportLists]><span lang=EN-US
style='font-size:10.0pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:Symbol'>·<span
style='font:7.0pt "Times New Roman"'>
</span></span><![endif]>高质量和高性能</p>
<p style='line-height:200%'><span lang=EN-US> 无论是在CAD/CAM、三维动画还是可视化仿真等领域，OpenGL高质量和高效率的图形生成能力都能得到充分的体现。在这些领域中，开发人员可以利用OpenGL制作出效果逼真的二、三维图象来。</span></p>
<p style='margin-left:36.0pt;text-indent:-18.0pt;line-height:200%;mso-list:
l18 level1 lfo4;tab-stops:list 36.0pt'><![if !supportLists]><span lang=EN-US
style='font-size:10.0pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:Symbol'>·<span
style='font:7.0pt "Times New Roman"'>
</span></span><![endif]>出色的编程特性</p>
<p style='line-height:200%'><span lang=EN-US> OpenGL体系结构评审委员会(ARB)独立负责管理OpenGL的规范，这使得OpenGL具有充分的独立性。</span></p>
<p style='line-height:200%'><span lang=EN-US> OpenGL在各种平台上已有多年的应用实践，加上严格的规范控制，因此OpenGL具有良好的稳定性。</span></p>
<p style='line-height:200%'><span lang=EN-US> 良好的前瞻性、伸缩性和易使用性等也是OpenGL的突出编程特点。</span></p>
<p style='margin-left:36.0pt;text-indent:-18.0pt;line-height:200%;mso-list:
l10 level1 lfo5;tab-stops:list 36.0pt'><![if !supportLists]><span lang=EN-US
style='font-size:10.0pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:Symbol'>·<span
style='font:7.0pt "Times New Roman"'>
</span></span><![endif]>网络透明性</p>
<p style='line-height:200%'><span lang=EN-US> 建立在客户/服务器模型上的网络透明性是OpenGL的固有特性，它允许一个运行在工作站上的进程在本机或通过网络在远程工作站上显示图形。利用这种透明性能够均衡地共同承担图形应用任务的各工作站的负荷，也能使得没有图形功能的服务器能够使用图形工具。</span></p>
<p><span lang=EN-US><![if !supportEmptyParas]> <![endif]><o:p></o:p></span></p>
<p><b><span lang=EN-US style='font-size:10.0pt;font-family:幼圆;color:gray'><a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_008.htm"><span
style='text-decoration:none;text-underline:none'><!--[if gte vml 1]><v:shape
id="_x0000_i1030" type="#_x0000_t75" alt="" href="CG_Txt_5_008.htm" style='width:21pt;
height:37.5pt' o:button="t">
<v:imagedata src="./第五章%20图形标准.files/image002.gif" o:href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/material/CG_Gif_pub_021.gif"/>
</v:shape><![endif]--><![if !vml]><img border=0 width=28 height=50
src="./第五章%20图形标准.files/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1030"><![endif]></span></a></span></b><b><span
lang=EN-US style='font-family:幼圆;color:gray'><a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_008.htm"><span
style='color:gray'>OpenGL 的 API 结构</span></a><o:p></o:p></span></b></p>
<p style='line-height:200%'>图<span lang=EN-US>1-1(a)是Win32平台上OpenGL API的结构简图；1-1(b)是UNIX平台上OpenGL
API的结构简图。其中“OpenGL”表示OpenGL基本API,这类API的主要功能包括物体描述、平移、旋转、缩放、光照、纹理、材质、象素、位图、文字处理等。“GLU”表示实用API，其主要功能包括绘制二次曲面、NURBS曲线曲面、复杂多边形以及纹理、矩阵管理等。“WGL”是Win32为支持OpenGL而特别设计的一套编程接口；“GLX”是UNIX系统支持OpenGL的编程接口。</span></p>
<p style='line-height:200%'><span lang=EN-US> 为了实现与硬件平台无关，OpenGL不提供窗口管理、输入管理和事件响应机制，因此OpenGL程序必须使用所在平台的用户接口（如GDU和Xlib）。</span></p>
<p align=center style='text-align:center'><span lang=EN-US><!--[if gte vml 1]><v:shape
id="_x0000_i1031" type="#_x0000_t75" alt="" style='width:347.25pt;height:198pt'>
<v:imagedata src="./第五章%20图形标准.files/image003.gif" o:href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Gif_5_001.gif"/>
</v:shape><![endif]--><![if !vml]><img border=0 width=463 height=264
src="./第五章%20图形标准.files/image003.gif" v:shapes="_x0000_i1031"><![endif]> </span></p>
<p align=center style='text-align:center'><span style='font-family:隶书;
color:#FF9900'>图<span lang=EN-US>5-1-1</span></span><span lang=EN-US> </span><span
lang=EN-US style='font-family:隶书;color:#FF9900'>OpenGL API结构图</span></p>
<p><span lang=EN-US><![if !supportEmptyParas]> <![endif]><o:p></o:p></span></p>
<p><b><span lang=EN-US style='font-size:10.0pt;font-family:幼圆;color:gray'><a
href="http://learn.bitsde.com/hep/jisuanjituxing/Chapter5/CG_Txt_5_009.htm"><span
style='text-decoration:none;text-underline:none'><!--[if gte vml 1]><v:shape
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