视景仿真系统中单通道与多通道图形显示设计与实现

张 侃

（山西交通职业技术学院，山西 太原 030031）

0 引 言

视景系统仿真是将可视化仿真技术用于各种模拟器的视景系统中，以产生尽可能真实的场景效果，它综合利用了计算机图形学、信息论、计算机视觉、图像处理、模式识别、软件工程等科技[1]。随着计算机技术和仿真技术的发展，结合虚拟现实的视景系统仿真在航空航天、军事、交通等领域的广泛应用，将对汽车驾驶模拟图形的设计与实现做了简单介绍。

1 单通道图形显示设计与实现

单通道是按以下步骤完成：先创建了一个帧缓存、一个通道、一个视点、一个场景、多个实体对象、一个光源、一个雾化模型；再将实体对象、光源、雾化模型等添加到场景中；后将视点和场景同时加入到通道中；最后把通道加入到帧缓存中。完成后的单通道程序如下：

//定义单通道图形的帧缓存、通道、视点和场景等资源

GV_Fbf fbf；

GV_Channel parent；

GV_Camera eye_camera；

GV_Scene scene；

GV_Light sunlight；

GV_Fog fog；

//创建单通道图形的帧缓存、通道、视点和场景等资源

GV_fbf_create(&fbf)；

GV_chn_create(&parent)；

GV_cam_create(&eye_camera)；

GV_scn_create(&scene)；

GV_lsr_create(&sunlight)；

GV_fog_create(&fog)；

//设置单通道图形的帧缓存、通道、视点和场景等资源的名字GV_fbf_set_name(fbf，“FBF”)；

GV_chn_set_name(parent，“汽车驾驶训练模拟器”)；

GV_cam_set_name(eye_camera，“CAMERA”)；

GV_scn_set_name(scene ，“SCENE”)；

GV_lsr_set_name(sunlight，“SUN”)；

GV_fog_set_fog(fog，“FOG”)；

//设置单通道图形的视口大小和远近裁剪面

static GV_Viewport parent_vp={-1.0,1.0,-1.0,1.0}；

static float far_clip=5000.0；

static float near_clip=1.0；

GV_chn_set_clip_near(parent，near_clip)；

GV_chn_set_clip_far(parent，far_clip)；

GV_chn_set_viewport(parent，&parent_vp)；

//把视点和场景放入通道中

GV_chn_set_camera(parent，eye_camera)；

GV_chn_set_scene(paent，scene)；

//向帧缓存中添加通道

GV_fbf_add_channel(fbf，parent)；

2 多通道图形显示技术的实现

多通道图形显示中的各种资源间的层次关系（比单通道时）要复杂一些。整个视景系统软件采用帧缓存和一个驾驶员通道(driver)相连，驾驶员视点就设置在该通道中，并把整个视景系统的场景模型也放入这个通道，然后通过驾驶员通道与各个子通道进行连接[2]。每一个通道的视点和场景都与驾驶员通道的相同。整个视景系统经对帧缓存fbf树型结构的维护处理，完成整个系统的同步更新、访问控制、恢复系统功能等。

整个视景系统软件创建了一个帧缓存、一个驾驶员通道（驾驶员视野或者是挡风玻璃外场景通道）、两个子通道（后视镜和反光镜通道）、一个驾驶员通道视点、视景系统的场景模型，以及其中的对象实体、一个光照、一个雾化模型；先将各个对象实体、光照模型、雾化模型加入场景模型；后将视点和场景放入相应的通道，并把各个子通道添加到驾驶员通道中，最后把驾驶员通道连接到帧缓存中。多通道图形显示的程序如下：

//定义多通道图形的帧缓存、通道、视点、场景资源

GV_Fbf fbf；

GV_Channel driver_chn，rearview_mirror_chn；

GV_Channel viewfinder_chn；

GV_Camera driver_cam；

GV_Scene scene；

GV_Obi scene_model，skydome；

GV_Light sunlight；

GV_Fog fog_model；

//创建多通道图形的帧缓存、驾驶员通道、后视镜和反光镜通道、//驾驶员视点和场景模型等资源

GV_fbf_create(&fbf)；

GV_chn_create(&driver_chn)；

GV_chn_create(&rearview_mirror_chn)；

GV_chn_create(&viewfinder_chn)；

GV_cam_create(&driver_cam)；

GV_scn_create(&scene)；

GV_lsr_create(&sunlight)；

GV_fog_create(&fog_model)；

//设置多通道图形的视口大小和远近裁剪面

static GV_Viewport driver_vp={-1.0,1.0,-1.0,1.0}；

static GV_Viewport rearview_mirror_vp={-1.0,-0.5,0.5,1.0}；

static GV_Viewport viewfinder_vp={0.5,1.0,0.5,1.0}；

static float far_clip=5000.0；

static float near_clip=1.0；

GV_chn_set_viewport(driver_chn&driver_vp)；

GV_chn_set_viewport(rearview_mirror_chn

&rearview_mirror_vp)；

GV_chn_set_viewport(viewfinder_chn&viewfinder_vp)；

GV_chn_set_clip_near(driver_chn，near_clip)；

GV_chn_set_clip_far(driver_chn，far_clip)；

/

/把视点和场景放入各个通道中

GV_chn_set_camer(driver_chn，driver_cam)；

GV_chn_set_camer(rearview_mirror_chn，rearview_mirror_cam)；

GV_chn_set_camer(viewfinder_chn，viewfinder_cam)；

GV_chn_set_scene(driver_chn，scene)；

GV_chn_set_scene(rearview_mirror_chn，scene)；

GV_chn_set_scene(viewfinder_chn，scene)；

//将后视镜通道和反光镜通道与驾驶员通道连接起来

GV_chn_add_channel(driver_chn，rearview_mirror_chn)；

GV_chn_add_channel(driver_chn，viewfinder_chn)；

//设置后视镜和反光镜通道的状态

GV_chn_set_mirror_state(rearview_mirror_chn，G_ON)；

GV_chn_set_mirror_state(viewfinder_chn，G_ON)；

//把驾驶员通道放入帧缓存中

GV_fbf_add_channel(fbf，driver_chn)；

3 结束语

现在，随着计算机技术的发展,硬件成本大幅下降，为汽车驾驶训练模拟器提供高性能价格比的硬件平台条件逐渐成熟。对于汽车驾驶训练模拟器而言，当前正处于一个技术转折点。采用新的技术途径，将汽车驾驶训练模拟器的性能提高一个档次，并在价格方面能被用户接受时，必能促进我国车辆培训水平的提高和交通状况的改善。

[1] 白燕斌,史惠康.OpenGL三维图形库编程指南[M].北京：机械工业出版社，1998.

[2] 吴斌,毕丽蕴.OpenGL编程实例与技巧[M].北京：人民邮电出版社，1999.