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计算机图形学方面有关论文范文资料,与计算机图形学基础相关论文答辩
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没有一种软件包能在交互式三维图形建模能力和编程方便程度上与OpenGL相比拟.OpenGL(即开放性图形库OpenGraphicsLibrary),是一个三维的计算机图形和模型库,最初是美国SGI公司为图形工作站开发的一种功能强大的三维图形机制(或者说是一种图形标准).它源于SGI公司为其图形工作站开发的IRISGL,在跨平台移植过程中发展成为OpenGL.SGI在1992年7月发布1.0版,后成为工业标准,由成立于1992年的独立财团OpenGLArchitectureReviewBoard(ARB)控制.SGI等ARB成员以投票方式产生标准,并制成规范文档(Specification)公布,各软硬件厂商据此开发自己系统上的实现.只有通过了ARB规范全部测试的实现才能称为OpenGL.1995年12月ARB批准了1.1版本,最新版规范是2006年8月2日通过的opengl2.1,是自1.0版本后的第七次版本.新版本适应以往早期的版本,也就是2.0,1.5,1.4,1.3,1.2,1.1,or1.0GL不要任何改变就能在新版本下运行.
OpenGL被设计成独立于硬件,独立于窗口系统,在运行各种操作系统的各种计算机上都可用,并能在网络环境下以客户/服务器模式工作,是专业图形处理,科学计算等高端应用领域的标准图形库.它低端应用上的主要竞争对手是MS-Direct3D,该图形库是以COM接口形式提供的,所以极为复杂,稳定性差,另外微软公司拥有该库版权,目前只在Windows平台上可用.Direct3D的优势在速度上,但现在低价显卡都能提供很好的OpenGL硬件加速,所以做3D图形开发使用Direct3D已没有特别的必要,在专业图形处理特别是高端应用方面目前还没有出现以Direct3D技术为基础的例子,而游戏等低端应用也有转向OpenGL的趋势.
微软在WindowsNT对OpenGL的支持始于3.51,在Windows9x中的支持始于Win95OEMServiceRelease2.Windows下常用的OpenGL库有两种,MS实现的和SGI实现的,MS-OpenGL调用会自动检测是否存在显示卡制造商提供的ICD(InstallableClientDeviceDriver)驱动程序,有则调用ICD中的例程,否则使用CPU进行计算,所以能利用显示卡的OpenGL加速能力.对开发者来说使用方法并没有区别,只是有ICD驱动时更快些.SGI的版本是纯软件实现,不能利用硬件加速并且SGI已经在1999年宣布停止支持,但这套图形库便于调试程序,仍有不少开发者使用.
1999年SGI宣布与MS合作开发Ferihant,即Windows的下一代图形处理体系,包括DirectX与OpenGL的低级图形处理接口和以场景图支持为特点的高级接口,并且就此停止对其在Windows下的OpenGL实现的支持以示决心.此举令世人瞩目,大家都以为Windows图形处理快要过上幸福生活了,然而,不久,SGI宣布中止合作,并撤回派出的科学家,Ferihant基本上夭折.SGI称终止合作的原因是MS不肯积极合作,光想把SGI的技术合并进DirectX,但是真正内幕不详.不过以SGI在图形处理界的老大地位来说,还是有几分可信度的,因为MS最初支持OpenGL就不积极.
OpenGL可以运行在当前各种流行操作系统之上,如MacOS,Unix,Windows95/98,WindowsNT/2000,Linux,OPENStep,Python,BeOS等.各种流行的编程语言都可以调用OpenGL中的库函数,如C,C++,Fortran,Ada,Java.OpenGL完全独立于各种网络协议和网络拓扑结构.目前,Microsoft公司,SGI公司,ATT公司的Unix软件实验室,IBM公司,DEC公司,SUN公司,HP公司等几家在计算机市场占主导地位的大公司都采用了OpenGL图形标准.值得一提的是,由于Microsoft公司在WindowsNT和Windows95/98中提供OpenGL标准,使得OpenGL在微机中得到了广泛应用.尤其是在OpenGL三维图形加速卡和微机图形工作站推出后,人们可以在微机上实现CAD设计,仿真模拟,三维游戏等,从而使得应用OpenGL及其应用软件来创建三维图形变得更有机会,更为方便.
OpenGL作为一个性能优越的图形应用程序设计界面(API),适用于广泛的计算机环境.从个人计算机到工作站和超级计算机,OpenGL都能实现高性能的三维图形功能.由于许多在计算机界具有领导地位的计算机公司纷纷采用OpenGL作为三维图形应用程序设计界面,所以OpenGL应用程序具有广泛的移植性.因此,OpenGL已成为目前的三维图形开发标准,是从事三维图形开发工作的技术人员所必须掌握的开发工具.OpenGL应用领域十分宽广,如军事,电视广播,CAD/CAM/CAE,娱乐,艺术造型,医疗影像,虚拟世界等.
1.1opengl1.1
1995年,SGI推出了更为完善的OpenGL1.1版本.OpenGL1.1的性能比1.0版提高甚多.其中包括改进打印机支持,在增强元文件中包含OpenGL的调用,顶点数组的新特性,提高顶点位置,法线,颜色,色彩指数,纹理坐标,多边形边缘标识的传输速度,引入了新的纹理特性等等.
1.2opengl1.3
2001年8月,ARB发布OpenGL1.3规范,它增加了立方纹理贴图,纹理环境,多重采样,纹理框架压缩等扩展指令,但是改进程度非常有限.
1.3opengl1.4
2002年7月,ARB正式发布OpenGL1.4,它也只加入了深度纹理/阴影纹理,顶点设计框架,自动纹理贴图等简单的功能.
1.3opengl1.5
2003年的7月,ARB公布OpenGL1.5规范.OpenGL1.5内包含ARB制定的"正式扩展规格绘制语言"(OpenGLShadingLanguagev1.0),该语言用于着色对象,顶点着色,片断着色等扩展功能,同时也将作为下一代OpenGL2.0版本的内核.OpenGL1.5的变化还增加了顶点缓冲对象(可提高透视性能),非乘方纹理(可提高纹理内存的使用效率)以及阴影功能,隐蔽查询功能等等.其主要内容包括
l顶点BufferObject:进行顶点配列方式可以提高透视性能 lShadow功能:增加用来比较Shadow映射的函数 l隐蔽查询(QUERY):为提高Curling性能采用非同步隐蔽测试 l非乘方纹理(Texture):提高mipmap等纹理内存的使用效率 lOpenGLShadingLanguagev.1.0:用于着色(shader)对象,顶点着色以及片断着色技术(fragmentshader)的扩展功能 1.4opengl2.0
OpenGL1.0推出后的相当长的一段时间里,OpenGL唯一做的只是增加了一些扩展指令集,这些扩展指令是一些绘图功能,像是ClearCoat,Multisample,视频及绘图的整合工具(某些是通过OpenML的努力而开发出来的,它本身属于OpenGLARB扩展指令之一. OpenGL2.0将在OpenGL1.3基础上进行修改扩充,但它将有下面五个方面的重大改进:①复杂的核心被彻底精简,②完全的硬件可编程能力,③改进的内存管理机制,支持高级像素处理,④扩展至数字媒体领域,使之跨越高端图形和多媒体范畴,⑤支持嵌入式图形应用. 为了在获得强大功能的同时保持理想的兼容性,OpenGL2.0经历以下两个发展阶段:第一个阶段注重兼容能力和平滑过渡,为此,OpenGL2.0核心将在精简后的OpenGL1.3功能模块的基础上加上可完全兼容的新功能共同组成,这种做法在满足兼容性的同时,还可将原有OpenGL中数量众多,且相互纠缠不清的扩展指令进行彻底精简.第一阶段的任务只是为了过渡,而第二阶段才是OpenGL2.0的真正成熟期.此时,ARB将合成出一个"纯OpenGL2.0"内核,纯内核将包含更多新增加的"精简型API函数",这些函数具有完全的可编程特性,结构简单高效,功能强大且应用灵活.除了完成这项任务外,ARB组织还得指导开
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