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1、图形软件支撑平台 和常用软件简介,授课教师： 单位：,http:/ 网络图形开发 计算机三维动画软件3DS Max简介,http:/ 网络图形开发 计算机三维动画软件3DS Max简介,http:/ 图形支撑软件需具有规范接口 便于图形应用程序共享和相互调用 采用标准图形函数编写的图形软件便于移植,http:/ GKS （Graphical Kernel System） PHIGS （Programmers Hierarchical Interactive Graphics Standard） 常用图形支撑软件 OpenGL DirectX 基于场景图的图形开发工具 面向虚拟现实应用的图形开发
2、工具,http:/ 独立于程序语言、独立于图形硬件 提供了应用程序与图形硬件的接口 http:/www.opengl.org/ 数百个基本函数 基本图形单元生成 图形属性定义 几何变换 光照计算 ,http:/ 编程者设置各种状态属性，在绘制时，场景中的所有物体均按照状态机当前所设置的属性予以绘制。,OpenGL绘制流水线,http:/ 提供了更高级的功能 二维图像缩放 绘制圆球、圆柱体、圆盘等三维物体 从单幅图像中自动生成Mipmap 支持NURBS曲线/曲面 支持非凸多边形的三角化 支持投影变换矩阵等复杂的变换操作 ,http:/ 显示窗口：屏幕上用来显示图形的矩形区域。 不能直接采用Op
3、enGL基本函数库建立显示窗口 需借助于特定的窗口系统 不同的窗口系统有不同的OpenGL扩展 GLX WGL,http:/ 易学易用、独立于平台 http:/www.opengl.org/resources/libraries/glut/ 一系列基本函数支持窗口、菜单、用户输入等操作 用于OpenGL绘制的多窗口及窗口管理 回调（Callback）驱动的事件处理 支持键盘、鼠标等多种输入设备 “idle”例程和定时器（timer） 弹出式菜单 生成多种实体和线框体的实用例程 ,http:/ Device Interface） OpenGL：使编程者能越过GDI直接与图形硬件打交道 可视为GD
4、I的一种有效替代 DirectX：由微软开发，试图实现对计算机硬件资源的“直接”存取 解决PC游戏应用中GDI效率低下及其它一些问题,http:/ 每一个组件服务于图形、声音、输入、网络等特定需求 DirectX Audio DirectX Graphics DirectInput DirectPlay DirectShow,http:/ 主要针对实时图形绘制的 要求而设计 一个结点可有多个子结点， 但只有一个父结点 施加于父结点的操作会 自动传递到子结点 Example：组合结点,基于场景图的图形开发工具,http:/ 源码开放、跨平台 基于场景图的概念，构建于OpenGL之上 完全采用标准
5、C编写，提供了面向对象的框架 一套由许多单独的库构成的结点工具箱 数十个插件,http:/ Prime 高性能实时三维应用开发环境 美国MultiGen-Paradigm公司产品 构建于SGI OpenGL Performer之上 良好的跨平台兼容性、可选模块的通用性 支持多种数据输入格式 最典型的格式：OpenFlight（扩展名为flt） 采用Vega场景图VSG组织三维场景,http:/ Prime 由C应用程序 接口和GUI配置 工具Lynx Prime 构成,Lynx Prime 图形用户 界面,http:/ Prime 先采用高效建模工具（如MultiGen Creator，Aut
6、oDesk Maya等）建立三维场景，再载入Vega Prime进行实时漫游，可大大减少开发时间,Vega Prime生成的实时仿真图片,http:/ 构建于OpenGL和OpenGL Performer之上 采用“回调”机制 支持一系列虚拟现实交互外设 六自由度定位跟踪器、数据手套等 独立于硬件平台，基于CAVELib的VR应用程序可运行于IRIX，Solaris，Windows，以及Linux操作系统 可运行于IRIX，Solaris，Windows，Linux,http:/ 提供了构建虚拟环境基本“模块” 创建图形窗口和视口 以观察者为中心的透视计算 多图形通道显示 多进程与多线程编程
7、机群同步与数据共享 立体视图 网络协同,http:/ 无需重新编译，只要在运行时通过简单的配置即可运行于一系列显示系统 CAVE FLEX ImmersaDesk Reality Center HMD 其他类似的显示设备,http:/ 网络图形开发 计算机三维动画软件3DS Max简介,http:/ 源于Open Inventor 对Open Inventor的文件格式进行了扩展 允许用户通过JavaScript和Java编写施加动作的脚本程序，支持三维物体运动和用户交互 普遍使用的是VRML 2.0（VRML97）规范,http:/ VRML场景图是一有向非循环图，由结点构成。 一个结点可包
8、含除自身外的其它结点作为子结点 VRML 2.0中定义了50余种结点类型 几何基本体素 外观属性 声音及其属性 各种组合结点 结点数据存贮于域中，VRML 2.0中有20余种域 可用于存贮单个数据或数组等组合数据,http:/ 每一结点类型均定义了事件的名称与类型 结点的实例可依照定义产生或接收事件 ROUTE声明定义事件产生器与接收器间的事件传递路径,http:/ TimeSensor结点以时间为序产生事件，是所有运动行为的基础 其它传感器随用户的交互输入产生事件，是用户交互的基础 传感器仅仅产生事件，它们必须通过ROUTE声明与其它结点组合在一起才能对场景施加影响,http:/ 在事件产生
9、器和事件接收器间可插入脚本结点 VRML 2.0定义了针对Java和JavaScript语言的脚本结点绑定 VRML中的Interpolator结点作为内置的脚本，可进行简单的运动计算,http:/ 2.0采用两种基本技术支持分布式场景 通过内联（Inline）结点，可在一个VRML文件中引入存贮于互联网任何地方的其它VRML文件 EXTERNPROTO声明允许从互联网的任何地方获取新的结点定义,http:/ 可通过手工编辑建立较为简单的三维场景 可借助于造型及动画软件等工具建立较为复杂的三维场景，通过该软件工具将所建立的三维场景输出为VRML文件 可通过格式转换工具将以其它格式存贮的三维场景
10、转换成VRML格式 可编写程序创建VRML虚拟世界,http:/ 可通过标记将VRML虚拟世界嵌入HTML文件 Example： 常用Internet浏览器的VRML浏览器插件 Cortona http:/ 采用3个PlaneSensor分别沿x,y,z轴移动一个小方块 http:/ 需安装VRML浏览器，如Cortona,http:/ ISO规范的修訂 吸收了图形硬件、数据压缩和数据安全等技术的最新进展 在一个可扩展的架构下尽可能地提供好的视觉效果和性能 采用XML编码的场景图使三维图形得以集成到web服务架构和分布式环境中,http:/ ISO规范的修訂 与VRML兼容，是更为成熟的ISO
11、标准，可有效支持 二维/三维图形、CAD数据 动画、视音频 基于鼠标/键盘的用户交互、导航 用户定义的对象、脚本 网络 物理仿真 ,http:/ 采用XML编码以便于与其他应用集成 场景与环境可以在不同的用户之间有预见性地运行 组件化 场景创作界面更为简单且功能一致 二进制格式能进行加密和压缩 ,http:/ 三维物体生成（或载入其他软件生成的三维物体） 光照 纹理映射 透明效果 雾化效果 动画 物体变形 立体图像 碰撞检测 用户与三维场景交互 ,http:/ 3D编写的程序可运行于不同的平台和Internet之上 对OpenGL和DirectX等进行了有效封装 虚拟空间(Virtual Un
12、iverse) 虚拟空间采用场景图结构进行组织，是场景图的根结点 包含物体的形状和外观描述、灯光、虚拟相机等 每一个Java 3D应用程序都必须定义一个虚拟空间,http:/ 3D应用程序显示三维场景的基本步骤 建立包含三维场景的虚拟空间 建立一个可包含一组三维物体的群组（group）数据结构 向群组中加入物体 设置观察物体的虚拟相机 将群组加入虚拟空间 Java 3D教程 http:/www.java3d.org/,http:/ 网络图形开发 计算机三维动画软件3DS Max简介,http:/ Max简介,Autodesk公司产品 建模 支持创建基本体素、布尔运算、自由曲面等传统造型方法；支持隐式曲面、多分辨率多边形网格、粒子系统等高级造型方法 绘制 具备较为完善的光线跟踪功能且集成了Mental Ray高级绘制引擎，支持网络并行绘制 三维动画 支持关键帧动画、运动曲线编辑和动画预览功能，具有逆运动学求解及复杂布料运动求解等高级功能,http:/ Max简介,运行3DS Max软件，进行操作演示,http:/