虛擬現實中立體顯示技術研究

4 OpenGL實現立體顯示
開放性圖形庫OpenGL(Open Graphic Library)是一個三維計算機圖形和模型庫。它獨立于操作系統和硬件環境，適用于從個人計算機到工作站的廣泛計算機環境。
OpenGL在三維真實感圖形制作中具有優秀的性能，用該圖形庫不僅能方便地制作出高質量的靜止彩色圖像，還能創造出高質量的動畫效果。借助Windows編程環境還可控制模型的人機交互。由于其開放性和高度的可重用性，目前已成為業界標準。
4．1 立體圖像對的繪制
按上述投影算法計算出立體圖像對后，應用OpenGL繪制立體圖像對，分別用紅、綠兩種顏色繪制右眼和左眼的圖像。以一個變長為10 cm，中心點在原點的正方體為例，設兩視點間距離e為5 cm，投影面距高觀察者d為40 cm，考察正方體的一個頂點(5，5，5)，由上述投影算法可得：xr=32 cm，xl=48 cm，yl=yr=4040 cm，zr=zl=d=40 cm對8個頂點分別計算后，連接相應的立體透視投影點，即可得該立方體的立體圖像對。用數組vertex[8][3]存儲頂點，數組translatevertexr[8][3]存儲右眼投影計算后坐標，數組translatevertexl[8][3]存儲左眼投影計算后的坐標，對相應的點進行投影計算：

使用OpenGL的透視投影變換，需設置前后裁剪面到觀察者的距離及前裁剪面的寬度和高度等。前裁剪面的寬度用該寬度與高度的比值表示，取顯示窗口的寬度和高度之比。
double Near．Far；／／前后裁剪面距觀察者的距離
int ratio=width／height；／／顯示屏的寬和高之比
ViewHeight2=Near*tan(radians)；／／計算視野的高度
ViewWidth2=ViewHeight2*ratio；／／計算視野的寬度
計算右眼的視野范圍；
left=-ViewWidth2-0．5*e*0．3；
right=ViewWidth2-0．5*e*0．3；
投影并繪制模型：
glFrustum(left，right，bottom，top，Near，Far)；
glDrawBuffer(GL_BACK_RIGHT)；／／使用右后緩存
gluLookAt(0+e／2。0，5。0+d／2，0，-5，0，1，0)；
／／確定右眼位置
glColor3f(1．0，0．0，0．0)；／／用紅色繪制
draw()；／／計算立體圖像對并繪制
同理繪制左眼的圖像，如圖3所示。

4．2 雙緩存區的使用
OpenGL提供雙緩存技術，支持兩個完整顏色緩存的硬件或軟件。繪制一個緩存時，顯示另一個緩存中的內容。每繪制好一幀便交換緩存；這樣剛才被顯示的緩存被用來繪制，而用來繪制的緩存被顯示。這樣，當顯示器刷新時，緩存區進行交換，畫面就不會閃爍。
OpenGL也支持立體觀察，實現左顏色緩存和右顏色緩存，它們分別用于左立體圖像和右立體圖像。可在初始化時，分別使用參數PFD_DOUBLEBUFFER和PFD_STERE-O_DONTCARE支持立體顯示和雙緩存。使用雙緩存時，通常只繪制后緩存，使用函數glDrawBuffer()還可指定將立體圖像渲染到具體的某個緩存。
例如，繪制右眼圖像時使用右后緩存區glDrawBuffer(GL_BACK_RIGHT)，繪制左眼時使用左后緩沖區glDraw-Buffer(GL_BACK_LEFT)。
4．3 立體圖像的觀察
使用簡單的濾光鏡就可觀察有立體感的圖像。其原理是：由于濾光片(實驗中使用紅、綠濾光片)吸收其他光線，只讓相同顏色的光線通過，因此左、右眼各透過不同顏色的光。當使用濾光鏡觀察計算機屏幕上的立體圖像對時，就會看到具有深度感受的圖像。在實驗中發現，刷新頻率對圖像立體效果的形成具有重要作用。刷新頻率過低，由于人眼所維持的圖像已消失，不能得到三維立體感受；刷新頻率過高就會出現一只眼睛可看到兩幅圖像的現象。將顯示的刷新頻率設置合適，在程序中設置圖像刷新頻率設置為50 Hz，利用紅綠濾光鏡觀察模型的立體成像，得到較明顯的立體視覺效果。

5 結論
根據立體顯示原理，采用雙目視差算法對物體進行立體顯示，利用OpenGL生成立體圖像對，并借助紅綠濾光眼鏡觀察，得到了較好的立體視覺效果。立體顯示技術的引入增強了人在虛擬環境中的沉浸感，可廣泛應用于建筑物和視景漫游、虛擬戰爭演練場和各種模擬訓練等多種場合。