談交互式虛擬三維環(huán)境的設計

　　在搭建好了應用程序框架之后，我們就可以在其中加入繪制場(chǎng)景的代碼了。我們要在場(chǎng)景中繪制出天空、地面、植物和建筑物，從而逐步創(chuàng )造一個(gè)虛擬的三維環(huán)境，然后增加在其中漫游的功能，實(shí)現簡(jiǎn)單的交互。

　　4．1 繪制并顯示地形

　　在 OpenOL框架初始化之后需要調用 InitTerrain()函數來(lái)生成地形數據數組，進(jìn)行地形的初始化。編寫(xiě)一個(gè)函數來(lái)繪制地形，命名為 DrawTerrain()，在其中調用 glDrawgle．ments()函數，通過(guò)繪制三角形帶的方式來(lái)繪制地形。如果地形有紋理，可以調用glBindTexture()函數給地面貼圖。把DrawTerrain()增加到 DrawScene()函數中，這樣在每次屏幕刷新時(shí)就能自動(dòng)重新繪制地形了。

　　4．2 載入并顯示 3ds格式的模型文件

　　天空、建筑物等虛擬對象都是采用預先建模的方式創(chuàng )建的，我們已經(jīng)將其統一保存為“3ds”格式的文件。我們還需要在程序中包含一個(gè)名字為“3ds．h”的頭文件，其對應的源文件叫做“3ds．cpp”，二者均可互聯(lián)網(wǎng)上找到。對每一個(gè)3ds文件，可以先用 3ds．h文件中的載入函數將其調入程序，并為其分配各 自的編號，再調用顯示模型函數在 OpenGL環(huán)境中顯示相應的 3D模型。顯示模型函數的參數同時(shí)定義了模型顯示的位置、方向和比例。載入模型的工作可以在程序初始化時(shí)完成，而顯示模型的函數應添加到 DrawScene()函數中。

　　4．3 載入并顯示植物

　　按照前面提到的方法，在虛擬三維場(chǎng)景中顯示一株植物實(shí)際上是顯示一幅植物的圖片(而不是 3D模型)。我們先在程序中載入圖片，然后在屏幕上繪制四邊形，把植物的圖片作為貼圖顯示出來(lái)。在虛擬三維場(chǎng)景中漫游時(shí)，我們知道自己的視線(xiàn)方向，也可以計算出自己所處的位置坐標，那么，就可以編寫(xiě)一段代碼，讓具有植物紋理的四邊形每次重繪時(shí)都始終與我們的視線(xiàn)方向垂直，從而形成一種三維模型的效果。

　　4．4 添加漫游功能

　　完成了虛擬三維場(chǎng)景的創(chuàng )建和繪制以后，還需要給程序添加漫游功能。有了漫游功能，我們不但能夠看到虛擬三維場(chǎng)景，更能以第一人稱(chēng)參與其中，更加“真實(shí)”地體驗這個(gè)虛擬世界。

　　在現實(shí)中人們看到的畫(huà)面效果，主要取決于兩個(gè)方面：觀(guān)察點(diǎn)的位置和視線(xiàn)的方向。在 OpenGL中，也有類(lèi)似于我們眼睛的東西，我們可以使用 函數 gluLookAt()來(lái)改變在OpenGL場(chǎng)景中的觀(guān)察點(diǎn)的位置和視線(xiàn)方向，我們把這個(gè)函數添加到 DrawScene()函數中。在程序運行期間，通過(guò)使用鍵盤(pán)和鼠標等來(lái)改變觀(guān)察點(diǎn)坐標和視線(xiàn)方向。屏幕每次刷新時(shí)，改變函數 gluLookAt()中的參數值 ，OpenGL就會(huì )用新的視角重新繪制屏幕上的畫(huà)面，從而產(chǎn)生在場(chǎng)景中漫游的效果。

　　到目前為止，一個(gè)簡(jiǎn)單的交互式虛擬三維環(huán)境就建成了，它可以作為任何一個(gè)實(shí)用的虛擬三維環(huán)境的基礎模塊，我們可以在這個(gè)基礎上繼續豐富場(chǎng)景內容，添加其它功能，逐步完善程序。

　　5 程序的優(yōu)化和其它功能的介紹

　　在虛擬三維環(huán)境的設計中，還有很多值得借鑒的方法。比如，用地形灰度圖來(lái)生成高度數據，使用區域分塊顯示技術(shù)來(lái)提高渲染速度，采用 M0D(分級顯示)技術(shù)加快貼圖顯示速度并產(chǎn)生較好的效果，用位圖字體、輪廓字體等顯示漢字，使用顯示列表顯示多個(gè)重復模型從而提高效率，使用粒子動(dòng)畫(huà)來(lái)模擬爆炸、煙霧等場(chǎng)面，在程序中添加碰撞檢測的功能以符合物理原理，等等。

　　6 小結

　　計算機技術(shù)發(fā)展到今天，再也不能忽視虛擬世界與現實(shí)世界之間的密切聯(lián)系，虛擬世界正在越來(lái)越真實(shí)地再現著(zhù)現實(shí)世界中的一草一木。虛擬三維環(huán)境作為虛擬世界的主體，直接決定著(zhù)虛擬世界的真實(shí)感。OpenGL等技術(shù)的應用使得三維圖形技術(shù)在虛擬現實(shí)、三維仿真、模擬訓練、電子娛樂(lè )等領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應用，一些平常無(wú)法實(shí)現或很難實(shí)現的自然環(huán)境和工作環(huán)境的模擬在虛擬世界中成了家常便飯。它在帶給體驗者更加逼真的感受的同時(shí)，也大大降低了各種成本，提高了工作效率，有著(zhù)廣闊的發(fā)展空間。