基于OpenGL与面向对象技术3D交互系统与研究.pdf

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OpenGL〔OpenGraphicsLibrary〕定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口

的规格，是个专业的图形程序接口，是一个功能强大，调用方便的底层图形库。

它是行业领域中最为广泛接纳的2D/3D图形API,其自诞生至今已催生了各种

计算机平台及设备上的数千优秀应用程序。它是独立于视窗操作系统或其它操作

系统的，亦是网络透明的。在包含CAD、内容创作、能源、娱乐、游戏开发、制

造业、制药业及虚拟现实等行业领域中，OpenGL帮助程序员实现在PC、工作站、

超级计算机等硬件设备上的高性能、极具冲击力的高视觉表现力图形处理软件的

开发。

一、图形标准OpenGL及其高级开发工具

图形标准在图形领域有着重要的地位，是很多大公司与机构争夺的法宝。历史上

曾出现的图形标准有Core、GKS、PHIGS、PEX、GL、Dore、RenderMan、Hoops、

OpenGL等等。经过了竞争与淘汰，目前OpenGL占据了领导地位，成为国际上公

认的3D图形工业标准。SGI公司是赢家，它于1990年着手研制OpenGL。1992

年OpenGL体系构造委员会制定了1.0标准，1995年推出1.1标准。1998年OpenGL

1.2在SGI平台实现。OpenGL及其应用程序已在Unix与PC平台得到广泛的应用。

图形标准存在显而易见的优点：它不仅加速了3D应用程序的开发，而且使应用

程序的可移植性更好。但是标准亦存在着缺点，AndriesVanDam指出：“标准

是很多人经过多年的努力共同创立的，它的标准与实现总是落后于必威体育精装版技术。经

历说明，绝大多数领域最先进的设计都是极小数精英小组创作的，但是标准却是

一个庞大委员会的技术、政治折衷的产物〞[Dam1998]。

OpenGL的开展已近10年，从1.0版本到1.2版本在功能上并无显著的变化。在

开发交互式3D图形应用程序方面，OpenGL存在明显的缺乏：

〔1〕OpenGL与窗口系统无关，不提供任何交互手段，必须由程序员自己编写所

有的交互功能。

〔2〕OpenGL应用程序性能的优化是程序员面临的一大困难。OpenGL的API〔编

程接口〕非常灵活，不仅针对硬件与软件的优化方法多而相异，即便对于同一数

据构造或算法，如果代码的组织不同亦会产生显著的性能差异。

〔3〕OpenGL的API是低级的C函数，不提供可复用的对象库或者应用程序框架，

开发效率不高。

以上几点说明，除非开发人员既精通图形系统又精通窗口系统的编程，否那么难

以开发出较好的基于OpenGL的交互式3D应用程序。由于标准不能被轻易创立与

修改，它往往跟不上技术的开展与市场的变化。而3D图形是迅猛开展的领域，

为了克制这个困难，人们往往在图形标准之上再建立更高级的开发工具〔3D

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Toolkit或3DEngine〕。

基于OpenGL的著名的开发工具有：

1、OpenInventor

OpenInventor是从SGI的IrisInventor开展而来，适合于开发面向对象的交

互式3D图形应用程序。其核心是围绕SceneGraph的庞大的C++类库，它提供

场景编辑、交互式绘制、文件输入输出等功能以及相应的图形用户界面。Open

Inventor是通用的商业化软件，由OpenInventor体系构造委员会制定标准，

可以在多个平台运行。PC平台的OpenInventor由TGS公司开发与销售。

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