摘 要

随着计算机技术的飞速发展，计算机图形学的应用迅速地普及深入。图形化界面早已取代了文本界面，成为人机交互的标准界面，而在商业、科学等许多领域中，图形化技术也成为了一项交流思想、数据的关键技术。计算机图形学早已进入三维时代，三维图形在人们的生活中无处不在。科学计算可视化、计算机动画以及虚拟现实是近年来计算机图形学的三大主题，而这三大主题的核心均为三维图形技术。三维图形编程工具中最为突出的是SGI公司的OpenGL (Open Graphics Language，开放式的图形语言)，它己经作为一个工业标准的三维图形软件开发接口，广泛应用于游戏开发、医学、地球科学等领域。

为了解计算机图形学的原理，以及OpenGL在三维图形中的重要性，本次设计使用MFC框架创建了两个模拟系统（动态星星模拟系统和行星运动规律模拟系统），以加深我对计算机图形学的理解，并熟悉使用OpenGL开发视景仿真系统的方法和流程。

本文从研究课题的背景入手，讨论了课题研究的意义，描述了国内外研究的现状。在此基础上，详细表述了整个模拟系统的具体实现。最后，对系统进行了功能测试，并对本次毕业设计作了总结。

关键词：计算机图形学；OpenGL；动态星星模拟；星空模拟

Abstract

With the rapid development of computer technology, computer graphics applications quickly in popularity in depth. Graphical interface has replaced the text interface, a standard interface, human-computer interaction, and in many areas of business, science, etc., patterning technology has become an exchange of ideas, key technical data. Computer graphics has already entered the era of three-dimensional, three-dimensional graphics in the lives of people everywhere. Scientific visualization, computer animation and virtual reality are the three themes in recent years, computer graphics, the core of these three themes are three-dimensional graphics technology. Three-dimensional graphics programming tool most prominent is SGI's OpenGL (Open Graphics Language, open Graphics Language), which has as an industry standard 3D graphics software development interface, widely used in game development, medicine, earth sciences, etc. Field.

In order to understand the principles of computer graphics, as well as the importance of the Three OpenGL graphics, I use MFC framework creates two analog system (analog and dynamic Stars laws of planetary motion simulation system) in order to deepen my computer graphics understand and are familiar with the use of three-dimensional images of the OpenGL development methods and processes.

From the start background research, we discuss the significance of the research, and then describes the current situation home and abroad. On this basis, a detailed description of the implementation of the entire simulation system. Finally, the system functional testing, and this graduation project summarized.

Keywords:Computer graphics;OpenGL; dynamic simulation of the stars; the sky simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

1 绪论 1

1.1 课题研究的背景 1

1.2 课题研究的目的及意义 1

1.3 国内外发展现状 2

1.4 论文主要内容简介 3

2 总体功能设计 4

2.1 开发环境 4

2.1.1 选用OpenGL作为视景模拟图形接口 4

2.1.2 选用VC 6.0作为开发平台 4

2.1.3 选用MFC框架作为系统开发基础框架 5

2.2 动态星星模拟系统总体设计 5

2.2.1 系统功能设计 5

2.2.2 系统主要功能模块设计 6

2.3 行星运动规律模拟系统总体设计 8

2.3.1 系统功能设计 8

2.3.2 系统主要功能模块设计 9

3 系统实现 11

3.1 技术基础 11

3.1.1 可见性判定技术 11

3.1.2 纹理映像技术 11

3.1.3 OpenGL绘制原理 11

3.1.4 OpenGL相关技术的应用 12

3.1.5 系统中用到的主要函数 13

3.2 动态星星模拟系统实现 14

3.2.1 创建工程 14

3.2.2 主要功能模块实现 16

3.3 行星运动规律模拟系统实现 20

3.3.1 创建工程 20

3.3.2 主要功能模块实现 22

4 测试 25

4.1 软件测试概述 25

4.2 动态星星模拟系统主要功能测试 25

4.3 行星运动规律模拟系统主要功能测试 27

5 总结 32

5.1 OpenGL 32

5.2 MFC框架 32

参考文献 33

致谢 34

1 绪论

1.1 课题研究的背景

计算机技术正飞速发展，计算机图形学的应用也随之迅速地普及、深入，它将三维空间中的对象投影到二维显示器上，使人们通过与二维显示器中形成的虚拟对象进行交互，从中体验一种虚幻的真实感。人们在虚拟环境中的行为揭示和增强了人们的心理模型，人们通过这个心理模型，可以更深入地了解自己和他人^[1]。

计算机图形学中最常用的技术是视景仿真技术，视景仿真是一种以可计算信息为基础的沉浸式的交互环境，它采用基于计算机技术的高科技技术来制造逼真的视觉、听觉、触觉综合的特定范围内的虚拟环境，人们借助必要的设备通过自然方式与虚拟环境中的对象进行交互活动、互相影响，从而产生身处现实环境的感受^[2]。

目前，视景仿真技术已经在我国的各个研究领域得到了广泛的应用，与我们的生活息息相关，是我们生活、学习、娱乐中不可缺少的技术，所以，我们应该重视这种技术，并不断地创新、改进，以满足当下人们日益增高的体验需求。

1.2 课题研究的目的及意义

随着计算机技术的飞速发展，计算机图形学被广泛地应用于生活中的各个方面，目前，计算机图形学进入了三维时代，虚拟现实、计算机动画和科学计算可视化是近来计算机图形学的三大主题，而这三大主题的主要研究内容都是三维图形技术。在众多的三维图形编程工具中，最为突出的还是OpenGL，OpenGL是个完全与硬件独立的软件接口，可以将OpenGL程序在各种操作系统之间移植。因此，通过OpenGL编写的软件程序具有很好的移植性，可以在各领域获得广泛的应用。此外，OpenGL还能有效地将AutoCAD, 3D MAX等三维图形编辑软件制作的模型文件转变成OpenGL环境中的顶点数组，从而在OpenGL的虚拟世界中将这些模型显示出来。OpenGL极好的兼容性和可移植性成为本课题实现的技术保障。OpenGL独立于操作系统和窗口系统，其实也是一个图形和硬件的接口。OpenGL可在Windows NT 51以上版本或Windows 95上运行，采用Visual C 2. 0或以上版本作为开发平台。因此，OpenGL可以在微型计算机中广泛应用^[3]。

由于OpenGL能实现的三维图像比较高效，这使得仿真可视化技术和科学计算可视化技术的发展速度飞快。可视化技术不但能帮助人们形象直观的观察仿真效果，而且可以提高设计水平，降低错误发生的概率。因此，计算机图形技将在各个领域内的应用越来越广泛。有人说，20世纪是计算机多媒体技术独领风骚的世纪，那么21世纪就是虚拟现实技术极速发展的世纪，因此，积极推动计算机图形技术的发展，对于我国的经济建设和科学研究等领域具有不可替代的意义。

1.3 国内外发展现状

在国外，计算机图形学发展迅速，美国北卡罗来纳大学是虚拟显示研究最早且最著名的大学，他们的主要研究内容是分子建模、建筑仿真和外科手术仿真等。伊利诺斯州立大学成功研制出了支持远程协作的分布虚拟现实系统。而且可以在产品生产之前对其进行估算，这样就极大地提高了产品的质量^[3]。