OPENGL中3DMAX模型的应用
OPENGL中3DMAX模型的应用
方 斌
(贵航集团飞机设计所，贵州 安顺 561000)
摘 要：阐述如何在OPENGL三维编程中实现3DMAX数据模型的程序控制，成果可用于飞机飞行的运动模拟和飞行实时监控等领域中。 OPENGL；3DMAX；ASE文件；投影和变换
中图分类号：
TP391.72；TH311.52 文献标识码：B0 前 言
OPENGL是一个硬件和图形软件接口，由于它在三维真实感图形制作中性能优秀，诸如Microsoft、SGI、IBM、DEC、SUN等计算机主导公司都采用了OPENGL标准，OPENGL已经成为事实上的高性能和交互式视景标准。Microsoft 公司在Window95/NT操作系统中支持OPENGL前，只有在昂贵的图形工作站上才能运行OPENGL程序，随着支持OPENGL图形加速卡的出现和PC机性能的提高，OPENGL在PC机上得到广泛的应用。OPENGL中很容易实现模型的各种变换、着色、光照、纹理、交互操作和动画，但是它只能提供基本几何元素的造型函数，使得复杂模型的建模相对困难。3DMAX是Kinetix公司的三维图形建模和动画软件，能方便建立各种复杂物体模型，但是很难进行程序控制。因此，我们自然想到在3DMAX中建立好复杂模型后，在OPENGL中实现对其方便控制和变换。
1 OPENGL的基本操作
①物体的绘制：通过点、线、多边形实现。
②变换：投影变换、几何变换、裁剪变换、视口变换。
③着色：OPENGL提供RGBA模式和颜色索引模式，提供224种颜色。
④纹理映射：在具体模型表面加上现实世界中物体的纹理，可使三维模型更生动。
⑤交互操作和动画：OPENGL辅助函数库提供了消息响应函数，可以较方便的实现交互程序控制。
⑥其它：光照、反走样、混合、雾化等功能。
2 3DMAX ASE模型描述及OPENGL控制
在3DMAX中建立好模型后，仅以三角形网格方式存为ASE文件（ASCII文件），在程序中我们需建立对应的模型数据结构，本文以C语言数据结构为例。
例子ASE文件包含简单的一个金字塔和球体，具体内容如下（略去头部）：
*GEOMOBJECT {／／单个物体模型的开头
*NODENAME "Pyramid01"／／物体名称
· · · ·
*MESH {／／网格
*TIMEVALUE 0
*MESHNUMVERTEX 6／／物体的顶点数
*MESHNUMFACES 8／／物体的三角形面数
*MESHVERTEXLIST {
*MESHVERTEX00.00000.000030.0000／／顶点坐标
· · · ·
*MESHVERTEX50.00000.00000.0000
}
*MESHFACELIST {／／面号和构成面的顶点
*MESHFACE0:A:0 B:1 C:2 AB:1 BC:1 CA:0
· · · ·
*MESHFACE7:A:4 B:5 C:1 AB:0 BC:1 CA:1
}
}
· · · ·
｝
*GEOMOBJECT {／／格式同上个物体
*NODENAME "Sphere01"
· · · ·
}
分析上面的ASE文件结构，可得到通用的对应ASE文件的C模型数据结构如下：
点的定义：typedef struct PointType{ double x,x,y; } POINTTYPE;
三角形面的定义 typedef struct FaceType{ int a,b,c; }FACETYPE;
单个物体的定义
typedef struct ObjectType{
int VertexNum;／／点的个数
POINTTYPE *PointList;／／点列表
int FaceNum;／／面的个数
FACETYPE *FaceList;／／面列表
OBJECTTYPE *Next;／／指向下一物体的指针
}OBJECTTYPE;
多个物体
typedef struct ObjectsHead{
int ObjectNum;／／物体的个数
OBJECTTYPE *ObjectList;物体的列表
}OBJECTSHEAD;
■从ASE文件导入物体数据
int GetObjects(char *FileName,OBJECTSHEAD *Objects) ／／从文件中读入到Objects 中
{FILE fp;／／文件指针
char line［200］;／／存储文件中一行的数据
OBJECTTYPE *p,q;POINTTYPE tempoint; FACETYPE tempface;
if (fp=open(FileName,"r")<=0) then return -1;／／读文件失败
Objects→ObjectList=NULL; Objects->ObjectNum=0;
while(not eof(fp)) {
getlint(fp,line);／／从文件中读入一行到Line;自定义函数；if(JudgeIn(line,"GEOMOBJECT")){／／物体定义的头部q=malloc sizeof(OBJECTTYPE);／／为物体分配空间
q→Next:=NULL;
if (Objects→ObjectList=NULL) p=ObjectList=q;
else{ p→Next:=q;p=p→Next; }
++Objects→ObjectNum; }
if (JudgeIn(line,"*MESHNUMVERTEX")){
q→VertexNum=GetVertexNum(line); ／／读入点数
q→PointList=(POINTTYPE *) malloc(sizeof(POINTTYPE)*q→VertexNum); }
if (JudgeIn(line,"*MESHNUMFACES") ){
q→FaceNum=GetFaceNum(line); ／／读入面数
q→FaceList=(FACETYPE *) malloc(sizeof(FACETYPE)*q→FaceNum); }
if (JudgeIn(line," *MESHVERTEX")){
GetPoint(line,tempoint); ／／读入点座标
AddPoint(q->PointList,tempoint); }／／将点加入点列表中
if(JudgeIn(line," * MESHFACE")){
GetFace(line,temface);／／读入面
AddFace(q->PointList,temface); }／／将面加入面列表中
}／／/While语句结束
fclose(fp) ; return 1;
}
■在OPENGL中实现动画控制
#include
#include
#include
OBJECTSHEAD *Objects；Gldouble rx=0,ry=0,rz=0;／／rx,ry,rz 为物体旋转的角度
void CALLBACK myReshape(GLSize w,Glsize h)／／窗口改变尺寸回调函数
{ glViewPort(0,0,w,h); }
void CALLBACK display()／／显示物体回调函数
{ int j,k; OBJECTTYPE *p;
Delay(1000); Rx=rx+0.1; Ry=ry+0.1; Rz=rz+0.1;
glClear(GLCOLORBUFFERBIT);／／清除OPENGL 的颜色缓冲
glPushMatrix();
glRotate(rx,ry,rz,0.0);／／旋转物体
p=Objects→ObjectList;
for( j=1;j
for(k=1;k
glBegin(GLTRIANGLES);／／用OPENGL命令绘制三角形网格
glVertex3f(p→PointList［(p→Face-List［i］).a］, p→PointList［(p→Face-List［i］).b］);
glVertex3f(p→PointList［(p→Face-List［i］).b］, p→PointList［(p→Face-List［i］).c］);
glVertex3f(p→PointList［(p→Face-List［i］).c］, p→PointList［(p→Face-List［i］).a］);
glEnd();
}
p=p→Next;
}
glPopMatrix();
glFlush()l; ／／与显示区交换数据
}
void main(void)
{
auxInitDisplayMode(AUXSINGLE|AUXRGB);／／初始化显示模式
auxInitPosition(0,0,400,400);／／初始化窗口位置和大小
auInitWindow("OPENGL-3DMAX例子");／／标题
glClearColor(0.0,0.0,0.0,0.0);／／清除显示区
auxReshapeFunc(myReshape);
auxMainLoop(display);
}
2.2 读入3DMAX物体数据以OPENGL实现动画3 结束语
把3DMAX模型应用于OPENGL中,降低了OPENGL复杂建模的难度,我们可以得到较真实的复杂物体模型。在飞机运动模拟和远程姿态监控的具体应用中,我们在OPENGL程序中引入3DMAX飞机模型,得到了满意的三维动画效果。同样，我们还可以编制AutoCAD、UG等多种图形接口程序,把在AutoCAD、UG等CAD软件中建立的物体模型引入OPENGL的应用程序中, 将可应用于飞行模拟、运动虚拟仿真、商业广告、游戏制作、影视采辑等多个领域。
参考文献
［2］［美］S.Ellion.P.Miller著,张若青,古梅译.3DMAX STUDIO 技术精粹［M］.北京：清华大学出版社.1997.9.
［1］白燕斌,史惠康等编.OPENGL三维图形库编程指南［M］.北京：机械工业出版社.1998.11.The Application of 3DMAX Modelling to OPENGL
FANG Bin
(Aircraft Design Institute,Guizhou Aviation Group,Anshun,Guizhou,China,561000)
Abstract:
Key words：
(本文责编：周晓南)
OPENGL;3DMAX;ASE file,projection and transformThis paper introduces the program control of 3DMAX data model in OPENGL,which finds application in kinematic simulation and real time monitoring of airplanes. 2.1 用C语言数据结构描述3DMAX模型关键词：