3DS三维模型可视化平台设计与实现0607.doc

湖南大学毕业设计(论文) 第II页HUNAN UNIVERSITY毕业设计（论文）设计论文题目：3DS三维模型的可视化系统设计与实现学生姓名：罗正龙学生学号：20031610511专业班级：软件工程2003级5班学院名称：软件学院指导老师：欧阳柳波学院院长：林亚平2007年6月7日3DS三维模型可视化平台设计与实现摘 要科学计算可视化将计算中所涉及和产生的数字信息以直观的图像或图形的形式呈现在研究者面前，使他们能够观察到模拟和计算；同时还提供与模拟和计 算的视觉交互手段 通常科 学计算可 视化也称 为科学可视 化(ScientificVisualizatio n) 或简称为可视化(Visualizatio n)自二十世纪九十年代以来， 可视化也逐渐成为了人们日常生活中的重要元素首先，本文给出了可视化技术的背景及其应用领域， 并从大众需求分析了该系统的必要性，结合图形开发包 OpenGL的成熟度、3DS格式的理论性研究与客 户/服务器模型的广泛应用得出了系统的可行性，然后通过对国内外研究状况进 行分析得出系统研究的意义其次，本文给出了 3DS格式的简介，对其基本主块、全局子块、编辑子块和 关键帧块进行了详细说明，分析了各个块及其子块的逻辑结构和存储结构；并介 绍了用C+实现3DS解析程序的主要过程。

最后，本文介绍了系统设计的客户/服务器模型(C/S)，突出其可扩展性、 可维护性、结构易读性以及模块划分的内聚性与封装性 并从系统控制和业务逻辑这两个角度对系统结构进行分析创新点在于：(1) 提供了一个轻量级的三维模型浏览平台， 它实现了一些模型浏览的通用功能，并预制了很多用于功能扩展的插件接口； 这样，它一方面可以为三维模型的共享与检索提供支持环境，另一方面它也提供了一个可扩展的， 能够支持多格式三维模型插件的环境；(2) 使得可视化技术能够服务于低端领域，从而提高三维图形的普及程度，甚至让三维图形取代二维图形在人们日常生活中的地位； 反过来，这些影响也能反作用于可视化技术，促进可视化技术的发展关键词：可视化；3ds格式；三维模型；系统设计湖南大学软件学院湖南大学毕业设计（论文） 第IV页AbstractVisualizati on can prese nt the in formatio n to people with graphic form, which makes it very explicit and provide the capacity to let people observe the process of emulatio n. What's more, it can allow people to com muni cate with the in formatio n visually. From 1990s to now on, Visualization is becoming a very important issue in our daily life.First, the thesis in troduce the backgro und of visualizati on tech no logy and its applicati on fields; Then we an alyze the requireme nt on visualizati on system based on the people ' s daily needs. And we get the feasibility of the system because OpenGL graphic developme nt tool kits is very mature, the theoretic research of 3DS file format is being run very well, and the clie nt-server mode is being used widely whe n we desig n applicati on based on Win dows.Secondly, the thesis introduces the 3DS file format briefly and gives a detailed reference to the main block, the global block, the edit block and the main frame block. The n the thesis prese nts the logical structure and gives storage structure accordi ngly for most of important blocks. And we introduce how to parse 3DS file format in C++.At last, the thesis states the clie nt-server mode used in system desig n, and concentrates on its expansibility, maintainability, structural readability and the cohesi on and en capsulati on for model desig n. The n it an alyses the system structure from the an gle of system con trol flow and system logical bus in ess flow.The innovative points of the thesis are as following:(1) It provides a light-weighted platform for 3D model Brow nin g. It impleme nts the com mon function set for brow ning multiple-format models, and it also preserves some plug-i n in terfaces for functions expa nsibility. Then, on the one hand it can provide en vir onment for shari ng and search ing 3D models; on the other han d, it can support other 3D file formats through plug-i n mecha ni sm.(2) It applies visualizati on tech no logy to low-e nd fields, thus can enhan ces the popularity of 3D shapes, eve n let 3D shapes in stead of 2D graphics in people's daily life; thus it can also promote developme nt of visualizati on tech no logy.Key Words : Visualization ； 3DS file format ； 3D model； System design摘 要 II Abstract 目 录 IV 第一章引言•1.1课题研究的必要性 1.1.1 可视化技术 1.1.2 3DS 三维模型•1.1.3 OpenGL图形开发库 1.2课题研究的可行性 •1.2.1 三维绘图标准 1.2.2 3DS格式理论性研究 1.2.3客户/服务器模式研究 1.3国内外研究状况•1.4基本概念描述•第二章3DS文件解析原理及其实现 2.1 3DS文件格式说明 2.1.1 简介• •2.1.2基本主块 2.1.3全局子块 2.1.4编辑子块 2.1.5关键帧块 2.2 3DS解析实现• •第三章 用户交互功能的原理与实现 3.1几何变换基本原理•3.1.1平移变换 3.1.2缩放变换 3.1.3旋转变换 3.2程序实现 第四章可视化系统的系统分析与实现 4.1系统功能描述 4.2软件的系统结构分析 4.2.1系统的组成和结构 4.2.2多维体系结构设计 4.2.3绘图引擎组件结构设计 4.2.4数据流、控制流分析与设计 4.2.5用户界面设计 第五章性能分析•5.1表面材质与环境光照模型 5.2模型坐标变换及法向量控制 总结• •致谢 参考文献 附录 湖南大学软件学院湖南大学毕业设计（论文） 第#页第一章引言1.1课题研究的必要性1.1.1可视化技术1987年2月，美国国家科学基金会正式组织召开了“科学计算可视化”专 题讨论会，与会人员包括学术界、企业界和政府代表，年底发布了讨论会的总结 报告，标志着科学计算可视化作为一门新兴学科正式诞生。

视觉信息是人类最主要的信息来源 医学和心理学研究表明，人类日常生活 中接受的信息80嘛自视觉，而50%勺脑神经细胞和视觉相连科学计算可视化 综合利用计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等多门学科， 将数据转换为图形或图像并进行交互处理它的本质是将数据转换为图形或图 像，利用人类视觉功能提供人类理解数据的能力进入20世纪90年代，世界各国投入了大量的人力、物力、财力，有计划有 组织地开展了可视化技术的研究但是，历来科学可视化技术往往只被应用于高 端领域，例如计算流体力学、有限元分析、生物医学、分子模型构造、地学、空 间科学、天体物理及气象预报等，并促进了这些领域的飞速发展 ⑴然而，在人们的日常生活中，三维模型的应用越来越广泛，从工业产品设计、 建筑设计、教育到三维游戏和影视动画角色建模，无不有它的踪影据估计，目 前有数以兆计的三维模型存在，并且每天都有大量的三维模型产生和传播 统计发现，在CAD领域，2001年三维模型的造型已达到 66%到2005年末，达到 80%由此可见，大众对可视化技术的需求初显端倪 [2]1.1.2 3DS三维模型3DS格式文件是 AutoDesk公司的3D Studio软件的文件格式，3D Studio软 件是现在广为流行的三维图形制作工具，在 3D游戏和多媒体制作方面，深受用 户的欢迎，尤其随着网络的推广和普及，3DS文件素材库也越来越充实，充分利 用这些素材，可以减轻我们的制作负担，提高工作的效率和质量。

因此，我们决 定选择3DS格式文件作为数据的基本来源1.1.3 OpenGL图形开发库OpenGL的第一个版本主要是作为 AutoDesk公司的3D Max的API而开发 的，所以它与3D Max软件有个良好的融合性基于以上三点，我们设计了基于 3DS三维模型可视化系统；它的主要目的 就是满足人们浏览3DS三维模型的日常需要1.2课题研究的可行性1.2.1三维绘图标准OpenGL的前身是SGI公司为其图形工作站开发的IRISGLIRISGL 是一个工业标准的3D图形软件接口，英文全称是“ Open Graphics LibraryOpenGL于。