談交互式虛擬三維環境的設計

　　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景的代碼了。我們要在場景中繪制出天空、地面、植物和建筑物，從而逐步創造一個虛擬的三維環境，然后增加在其中漫游的功能，實現簡單的交互。

　　4．1 繪制并顯示地形

　　在 OpenOL框架初始化之后需要調用 InitTerrain()函數來生成地形數據數組，進行地形的初始化。編寫一個函數來繪制地形，命名為 DrawTerrain()，在其中調用 glDrawgle．ments()函數，通過繪制三角形帶的方式來繪制地形。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就能自動重新繪制地形了。

　　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建的，我們已經將其統一保存為“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”，二者均可互聯網上找到。對每一個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環境中顯示相應的 3D模型。顯示模型函數的參數同時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，在虛擬三維場景中顯示一株植物實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。在虛擬三維場景中漫游時，我們知道自己的視線方向，也可以計算出自己所處的位置坐標，那么，就可以編寫一段代碼，讓具有植物紋理的四邊形每次重繪時都始終與我們的視線方向垂直，從而形成一種三維模型的效果。

　　4．4 添加漫游功能

　　完成了虛擬三維場景的創建和繪制以后，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景，更能以第一人稱參與其中，更加“真實”地體驗這個虛擬世界。

　　在現實中人們看到的畫面效果，主要取決于兩個方面：觀察點的位置和視線的方向。在 OpenGL中，也有類似于我們眼睛的東西，我們可以使用 函數 gluLookAt()來改變在OpenGL場景中的觀察點的位置和視線方向，我們把這個函數添加到 DrawScene()函數中。在程序運行期間，通過使用鍵盤和鼠標等來改變觀察點坐標和視線方向。屏幕每次刷新時，改變函數 gluLookAt()中的參數值 ，OpenGL就會用新的視角重新繪制屏幕上的畫面，從而產生在場景中漫游的效果。

　　到目前為止，一個簡單的交互式虛擬三維環境就建成了，它可以作為任何一個實用的虛擬三維環境的基礎模塊，我們可以在這個基礎上繼續豐富場景內容，添加其它功能，逐步完善程序。

　　5 程序的優化和其它功能的介紹

　　在虛擬三維環境的設計中，還有很多值得借鑒的方法。比如，用地形灰度圖來生成高度數據，使用區域分塊顯示技術來提高渲染速度，采用 M0D(分級顯示)技術加快貼圖顯示速度并產生較好的效果，用位圖字體、輪廓字體等顯示漢字，使用顯示列表顯示多個重復模型從而提高效率，使用粒子動畫來模擬爆炸、煙霧等場面，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

　　計算機技術發展到今天，再也不能忽視虛擬世界與現實世界之間的密切聯系，虛擬世界正在越來越真實地再現著現實世界中的一草一木。虛擬三維環境作為虛擬世界的主體，直接決定著虛擬世界的真實感。OpenGL等技術的應用使得三維圖形技術在虛擬現實、三維仿真、模擬訓練、電子娛樂等領域得到了越來越廣泛的應用，一些平常無法實現或很難實現的自然環境和工作環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，也大大降低了各種成本，提高了工作效率，有著廣闊的發展空間。