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摘要 opengl是一种三维图形开发标准，是从事三维图形开发工作的必要工具，其稳定性、可靠性、可扩展性等特点，赋予了其强大的生命力和应用前景，opengl已经广泛应用于在cad/cam/cae、医学图像处理、虚拟现实、娱乐、广告等领域。本文就如何利用vb结合opengl来开发三维地质构造图的基本步骤进行了详细地介绍，其中对像素格式的设定以及光照和材质的设置进行了详细的描述。
1. 前言
曾经为了在计算机上实现一幅三维地质构造图，费尽周折，而结果却难以令人满意。而现在，因为有了 opengl这一切都变得简单了。1992年，opengl正式成为适用于各种计算机环境下的三维应用程序接口(3d api)。目前，它已经成为国际上通用的开放式三维图形标准。作为一个优秀的三维图形接口，opengl提供有丰富的绘图命令，利用这些命令能够开发出高性能、交互式的三维图形应用软件。然而，目前国内介绍opengl的实例都是利用vc或c++开发的，令众多计算机工作者望而止步，因而，本文特意选用了简单的vb开发工具结合opengl来开发三维地质构造图。希望对那些对opengl感兴趣的工作者有所帮助。
本文绘制出来的三维地质构造图可以绕x、y、z轴进行360度自由旋转，也可以进行自动旋转；并可以对三维图分别沿x、y、z轴进行比例缩放，也可以使三维图沿x、y、z轴三个方向同时进行相同比例缩放。
2. win32环境下的opengl编程
1) 建立视图界面
．新建一个标准exe工程；
．在部件中添加comctl32.ocx控件；
．在工程菜单下的引用子菜单下加入vbopengl库（vbogl.tlb）（可以到http://home.pacific.net.hk/~edx/tlb.htm网站下载）；
在窗体上放置部件，建立如下视图界面（图1所示）：
| 图1 视图界面 |
2) 创建设备描述表
．定义像素格式结构
| dim pfd as pixelformatdescriptor |
．描述像素格式
| pfd.nsize = len(pfd)–结构大小 pfd.nversion = 1–版本号 pfd.dwflags = pfd_support_opengl or–支持opengl pfd_draw_to_window or –绘制到windows pfd_doublebuffer or –支持双缓冲区 pfd_type_rgba–rgba颜色模式 pfd.ipixeltype = pfd_type_rgba–像素格式类型 pfd.ccolorbits = 16–所需的颜色索引位数 pfd.cdepthbits = 16–所需的深度缓冲区位数 pfd.ilayertype = pfd_main_plane–主层类型 l 为设备描述表得到最匹配的像素格式，确定pfd结构是否存在 pixelformat = choosepixelformat(hdc, pfd) if pixelformat = 0 then msgbox “设备描述表支持的像素格式” & vbcrlf & vbcrlf & _ “与给定像素格式不匹配！”, vbcritical, “错误” end end if |
．设置设备描述表的像素格式，把指定的像素格式赋给指定的设备
| spf = setpixelformat(hdc, pixelformat, pfd) if spf = false then msgbox “设置设备描述表像素格式失败！”, vbinformation, “失败” end end if |
3) 创建绘图描述表
创建绘图描述表
| hglrc = wglcreatecontext(hdc) |
使之成为当前绘图描述表
| wglmakecurrent hdc, hglrc |
4) 设置绘图环境
允许深度比较
| glenable gl_depth_test |
顶点逆时针方向定义的多边形为前面
| glfrontface gl_ccw |
设置绘图背景色
| glclearcolor 0, 0, 0, 1 |
5) 定义光照和材质
打开光照，放置一个光源，定义光照模型
| glenable gl_lighting glenable gl_light0 gllightmodelf gl_light_model_two_side, gl_true |
设置光源位置
| dim lightpos(3) as glfloat lightpos(0) = 1: lightpos(1) = 1: lightpos(2) = 1: lightpos(3) = 0 gllightfv gl_light0, gl_position, lightpos(0) |
设置环境光
| dim light_ambient(3) as glfloat light_ambient(0) = 0.7: light_ambient(1) = 0.7 light_ambient(2) = 0.7: light_ambient(3) = 1 gllightfv gl_light0, gl_ambient, light_ambient(0) |
设置漫射光
| dim light_diffuse(3) as glfloat light_diffuse(0) = 0.6: light_diffuse(1) = 0.6 light_diffuse(2) = 0.6: light_diffuse(3) = 1 gllightfv gl_light0, gl_diffuse, light_diffuse(0) |
设置镜面光
| dim light_specular(3) as glfloat light_specular(0) = 1: light_specular(1) = 1 light_specular(2) = 1: light_specular(3) = 1 gllightfv gl_light0, gl_specular, light_specular(0) |
设置材质属性
设置模型镜面光反射率属性
| dim specref(3) as glfloat specref(0) = 0.1: specref(1) = 0.1 specref(2) = 0.1: specref(3) = 1 glmaterialfv gl_front_and_back, gl_specular, specref(0) |
设置材质镜面指数，它确定镜面光斑的大小和聚焦程度。取值1-128，该值越大，表面光泽越明显
| glmateriali gl_front_and_back, gl_shininess, 128 |
使用颜色跟踪法，设置模型前后面环境反射率和漫射反射率属性
| glenable gl_color_material glcolormaterial gl_front_and_back, gl_ambient_and_diffuse |
6) 初始化颜色表
预先构造好颜色表。当读入高程数据时，可以根据z值来访问颜色表，从而计算出该顶点的颜色（不同的高度层用不同的颜色显示）。
| private sub initcolortable() 初始化颜色表 for i = 0 to 255 with colortable(i) .r = 255 – i: .g = i: .b = 0 end with next i for i = 256 to 510 with colortable(i) .r = 0: .g = 255 – (i – 255): .b = i – 255 end with next i end sub |
7) 从数据文件中获取数据
从data.txt文件中获取顶点数据。data.txt数据文件中第一行是构造图横向采样点的个数，第二行是构造图纵向采样点的个数，第三行为采样点的间距，第四行起为采样点的高度值。getdatafromfile()过程从data.txt文件中读取数据，由于是等间距采样数据，所以顶点的x和y坐标值可以直接计算出来，只有z坐标值从数据文件中读入。获得顶点数据之后，计算出顶点的颜色，及填充三角形的法线矢量（用三角形序列填充）。
8) 设置窗口识见区和裁剪区
设置窗口识见区和修剪空间,保持坐标系到屏幕坐标的映射不变
| glviewport 0, 0, w, h 定义视见区 glmatrixmode gl_projection 定义矩阵为投影矩阵 glloadidentity 用于在进行矩阵处理之前”复位”坐标系 if w <= h then 定义修剪空间 glortho -2000, 2000, -1000* h / w, 2000* h / w, -10000, 10000 else glortho -1000 * w / h , 2000* w / h, -1000, 2000, -10000, 10000 end if 告诉opengl将来的所有变换都会影响模型 glmatrixmode gl_modelview 定义矩阵为模型变换矩阵 glloadidentity |
9) 绘制三维地质构造图
先进行旋转、比例和平移变换，再根据顶点数据进行绘图，运行结果如图2所示。绘制出来的三维地质构造图可以绕x、y、z轴进行360度自由旋转，也可以进行自动旋转；并可以对三维图分别沿x、y、z轴进行比例缩放，也可以使三维图沿x、y、z轴三个方向同时进行相同比例缩放。
| 图2 运行结果 |
10) 把绘图描述表从线程上脱离并删除
| public sub releaseglrc(hglrc as long) 把绘图描述表从线程上脱离并删除 if hglrc <> 0 then wglmakecurrent 0, 0 wgldeletecontext hglrc end if end sub |
3. 结束语
目前，计算机图形学已进入三维时代，三维图形在人们周围无所不在，三维图形在军事、航空、航天、医学、地质勘探、艺术造型和文化娱乐等方面都有着十分广泛的应用，而opengl是一种三维图形开发标准，是从事三维图形开发工作的必要工具，其稳定性、可靠性、可扩展性等特点，赋予了其强大的生命力和应用前景，opengl已经广泛应用于在cad/cam/cae、医学图像处理、虚拟现实、娱乐、广告等领域，因而对于opengl的研究和应用有着重大意义。
