实时图形课程设计报告格式分析.doc

《实时图形设计》课程设计报告 姓名 学号 专业 班级 任课教师 XX大学计算机科学与技术学院 2012 年 月 日 一、课程设计内容 课程设计的主要内容为开发一个实时绘制大规模三维场景的程序系统（运行 界面可以参考图1），包括必做部分和选做部分（其中，选做部分要求实现2~3项以上功能）。 必做部分： 1、学习3DS Max 的基本功能，并采用3DS Max 对三维场景进行建模，要求 场景中包含建筑物、道路、天空等基本元素，实现场景的纹理贴图功能。 2、通过3DS Loader 读取场景数据。。 3、学习并使用OpenGL 或DirectX 3D 实时绘制上述场景。 4、提供用户界面，并实现场景的交互漫游功能。 选做部分： 1、实现Level of Detail （LOD）技术。 2、在场景中添加三维地形。 3、采用流体模拟技术，实现动态水面的实时绘制。 4、学习纹理合成技术，实现大规模纹理的实时合成。 5、学习GPU（Graphics Processing Units）编程语言Cg，采用图形硬件技术 对程序进行加速绘制。 6、实现云、雨等不同气象条件的实时绘制。 7、实现实时碰撞检测技术。 8、实现一种计算机动画技术如物体形变、人物动画、布料动画等。 9、在场景中添加喷泉、瀑布等元素。 10、实现Billboard 绘制技术。 11、实现阴影的实时绘制。 二、主要技术介绍 1、3d smax建模 3ds Max是3D Studio Max的简称，它是在3D Studio的基础上发展的三维实体造型及动画制作系统。在其图形化的界面中，可以完成建模、渲染、动画制作等操作。同时，它也是一个面向对象的智能化应用软件，用户可以通过菜单选项、命令、按钮等操作方式轻松实现对象的创建与编辑。3ds Max广泛应用于影视制作、产品设计、建筑设计、多媒体制作、游戏开发、辅助教学、工程展示等诸多领域。 2、3ds loader程序读入场景数据 一个3ds文件包含一系列的信息用于描述由一个或多个物体组成的3D场景的所有细节。一个3ds文件包含了一系列的块，称之为chunks。Chunks中包含描述场景的所有信息：每个物体的名称，顶点坐标，映射坐标，多边形列表，表面的颜色，动画关键帧等等... 这些chunks没有一个线性的结构。这意味着一些chunks依赖于其他的chunks，并只有在它们的父chunks被读入后才能读入。 我们加载3ds物体并保存到我们的引擎所定义的格式需要的步骤是： －实现一个”while”循环（正如我们为纹理加载器所做的），不断地执行直到到达文件的结束。 －每个循环的反复读入chunk id和chunk length。 －使用一个switch分析chunk id的内容。 －如果chunk是我们不需要读入的树的一部分，我们移动文件指针到一个新的位置来跳过那个chunk长度，即通过将当前位置加上当前chunk的长度。这使得我们可以跳过任何我们不需要读入的chunk和子chunk。 －如果chunk允许到达我们需要的其他chunk，或是包含了我们需要的数据，那么我们就根据需要来读取数据，然后我们移动到下一个chunk。 3、天空盒技术 所谓天空盒，就是用一个矩形方盒作为形容远景贴图的物体。 ??在长方体的前后左右上个面贴有天空远景的幅图形（需要时底面也可以帖）。这幅图形必须有以下规律： ??、顶图的4边与前后左右图的上边相连； ??、前后左右的4幅图形必须首尾相连。 ??对于每个面的贴图，就图的方向而言，长方体的面的顶点是顺时针还是逆时针排列都没有关系，重要的是图形的顶点要与长方体面的相应顶点相对应，这就要求在设置纹理坐标时要特别小心。纹理合成是为了解决纹理映射中存在的接缝走样等问题而提出的，目前纹理合成方法可分为两类：一类为过程纹理合成(PTS)，另一类为基于样图的纹理合成（TSFS）。过程纹理合成通过对物理生成过程的仿真直接在曲面上生成纹理，如毛发、云雾、木纹等，从而避免了纹理映射带来的失真。这种方法可以获得非常逼真的纹理，但对每一种新的纹理，却需要调整参数反复测试，非常不便，有的甚至无法得到有效的参数。自然界中存在大量的纹理，这些纹理往往具有自相似性，即一小块纹理就能反映整体纹理的特点。这就促使人们着手研究基于样图的纹理合成方法以取得更有效的成果：给定一小块纹理，生成大块相似的纹理。 　　基于样图的纹理合成(t