(完整版)基于OpenGL水波模拟_本科毕业设计
基于OpenGL的虚拟海洋环境生成技术_
该课题是国家“ 国防预研课题。 BC ” 的研究。
作者简介： 黄建国， 教授， 信号与信息处理专业博士导师， 航海工程学院院长。华锋， 水声工程博士研究生， 主要从事水下信号处理与系统仿真方面
计算机工程与应用 !"""#$!
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海浪模拟
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折射后所产生的特殊光影效果。模拟这种光影效果， 将会极大 地增强人在虚拟环境中的沉浸感。为此， 选用一组连续运动的 水纹图像， 每幅水纹图像相对于上一幅水纹图像都有少许的位 处理后按时间序 移， 然后对这一组水纹图像经融合（ 4:01/’1; ） 列与海底表面纹理叠加， 不同时刻调用不同的水纹图像， 通过 循环绘制就可以动态地表现海底的光影效果。
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课题， 但关于它的研究成果并不多见。尽管文中提出了两个新 方案， 但仍有许多问题亟待解决和研究， 特别是建立阈下信道 和封闭阈下信道的积极意义及实际应用仍值得深入探讨。 （ 收稿日期： !""" 年 A 月）
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机械设计制造及自动化毕业设计_基于OpenGL的机器人三维仿真环境设计
SHANGHAI UNIVERSITY毕业设计（论文）UNDERGRADUATE PROJECT (THESIS)题目:基于OpenGL的机器人三维仿真环境设计学院: 机电工程与自动化学院专业: 机械工程及自动化学号:学生姓名:指导教师:起讫日期:目录摘要:-----------------------------------------------------------------------------------------------------1 ABSTRACT-------------------------------------------------------------------------------------------------1 1第一章绪论------------------------------------------------------------------------------------------4 2第二章基于OpenGL的三维仿真图形设计---------------------------------------------------8 3第三章仿人机器人的三维建模-----------------------------------------------------------------19 4第四章仿人机器人运动学仿真-----------------------------------------------------------------29 5第五章总结-----------------------------------------------------------------------------------------466 致谢---------------------------------------------------------------------------------------------------477 参考文献---------------------------------------------------------------------------------------------48基于OpenGL的机器人三维仿真环境设计摘要仿真技术是机器人研究领域中的一个重要部分，随着机器人研究的不断深入，机器人仿真系统作为机器人设计和研究过程中安全可靠灵活方便的工具，发挥着越来越重要的作用。
基于OpenGL的波浪数字模拟
基于OpenGL的波浪数字模拟
江雪;王磊;陆蓓
【期刊名称】《实验室研究与探索》
【年(卷),期】2002(021)002
【摘要】波浪模拟技术作为进行海洋工程试验的关键技术,近几年得到了很快的发展.计算机可视化模拟技术作为当前研究热点,在各种工程试验中得到了应用,但在海洋工程试验研究中尚未有见.本文基于波浪时序生成原理和OpenGL技术,对波浪数字的可视化模拟进行了探索性研究.
【总页数】4页(P60-63)
【作者】江雪;王磊;陆蓓
【作者单位】上海交通大学,海洋工程国家重点实验室,上海,200030;上海交通大学,海洋工程国家重点实验室,上海,200030;上海交通大学,海洋工程国家重点实验室,上海,200030
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.应用OpenGL动态模拟波浪对结构物的绕射 [J], 朱小松;滕斌
2.基于OpenGL的海面波浪模拟研究 [J], 陆晓
3.基于南海波浪要素的波浪滑翔机翼板参数优化设计与仿真 [J], 吴世其;洪梅;陈希;毛科峰;刘科峰
4.基于Boussinesq波浪模型的港池波浪数值模拟与泊稳分析 [J], 吴亚楠;武贺;周
庆伟;马勇
5.基于波浪-多孔介质海床-结构物耦合模型的单桩基础波浪力分析 [J], 陈林雅;郑东生;王盼娣;祝兵
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基于OpenGL的虚拟场景漫游模拟毕业论文答辩
三维场景漫游的实现
系统详细设计
结论
1
本设计采用单片 机控制为核心， 采用等精度测频 法，提高测量精 度；分频计数是 为了提高测频范 围
2
3
设计采用放大整形
电路，降低待测信号 的幅度，并把不是方 波的波形转换成方波； 采用LCD液晶显示器 显示频率值，体积小、 功耗低、能显示英文
构造虚拟环境漫游系统，就是利用计算机软硬件创建 参与者具有身临其境的人机交互能力， 达到参与者在
虚拟环境中获取知识、 形成概念的最终目标
关键技术
纹理映射，纹理映射技术原理是通过把纹理空间坐标与物体空间坐标的每一点 建立关联，实现把二维的纹理图像映射到三维物体的表面。能够把二维的纹理
图像映射到三维物体的表面，从而呈现出真实视觉效果
基于OpenGL的飞机虚拟场景漫游模拟
导 师: XXXXXX 答辩人: XXXXXX 业: XXXXXXXXXXX
目录
项目背景及研究意义 关键技术 硬件设计 软件设计 调试过程 结论
一、项目背景及研究意义
目前计实等方面的图形研究
基于OpenGL进行三维地形地物显示和互 交，成为当前可视化仿真的热点。
本设计尚处于 模拟设计，并未真 正做出可投放市场 的成品，真正投放 市场还需进一步研 究，相信前景广阔
谢谢
开发工具：Visual Studio6.0
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系统详细设计
天空的设计与实现
天空主要通过运用了“球形法”来实现，在场景中构建一个球体，并往此球 体上面贴张带有天空的bmp格式的图像，此图像带有云彩图案，可以增强真
实感。
系统详细设计
地形的设计与实现
地形的建模主要是通过用四边形近似模拟和纹理贴图的方法来实现的，导入 64*64的位图图片，在xz平面建立64*64的网格，每4个点代表四边形，每个点 的y坐标确定下来为0，x，z坐标等于对应像素的值乘以比例值。然后往格子上
使用波浪模拟制作水面效果
使用波浪模拟制作水面效果Blender软件是一款强大的3D建模和渲染工具，可以用于制作各种逼真的效果。
其中之一是水面效果，通过使用波浪模拟能够轻松地实现生动的水面效果。
本教程将介绍如何使用波浪模拟来制作逼真的水面效果。
第一步：创建水面平面首先，在Blender中新建一个平面对象，该平面将作为水面的基础。
可以通过按Shift+A并选择"Mesh - Plane"来创建平面对象。
调整平面的大小和位置，确保其适合您的场景。
第二步：设置物理属性选中平面对象并切换到“物理”选项卡。
在“物理”选项卡中，点击“刚体”模块并启用物理模拟。
在“类型”下拉菜单中选择“活动”以确保水面可以与其他物体进行交互。
第三步：添加波浪模拟器在“物理”选项卡中，点击“+”按钮来添加波浪模拟器。
默认情况下，波浪模拟器的参数是适应大小的。
您可以通过调整“尺寸”参数来改变波浪的尺寸。
第四步：调整波浪参数在波浪模拟器的设置中，有许多参数可供调整。
以下是一些重要的参数和其功能：- 初始位置（Location）：控制波浪的起始位置。
- 波长（Wavelength）：控制波浪的长度。
- 振幅（Amplitude）：控制波浪的高度。
- 方向（Direction）：控制波浪的传播方向。
- 频率（Frequency）：控制波浪的频率。
通过调整这些参数，您可以创建出适合您场景需求的水面效果。
第五步：调整渲染设置完成波浪模拟的调整后，还需要调整渲染设置以呈现出真实的水面效果。
选择渲染选项卡并在“材质”中选择适当的颜色和纹理。
您可以使用图像纹理或渐变颜色来增强水面的真实感。
此外，您还可以调整光照和阴影设置来进一步增强水面效果。
适当的光源和投射阴影将使水面看起来更加逼真。
您可以通过在场景中添加光源来实现这一点。
第六步：渲染和预览水面效果完成水面效果的调整和设置后，您可以通过点击“渲染”按钮来渲染出最终效果。
可以使用实时渲染功能进行实时预览，并根据需要对参数进行微调。
opengl基于物理的模拟课程设计
opengl基于物理的模拟课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解OpenGL的基本概念，掌握基于物理的模拟原理。
2. 学生能掌握OpenGL中光照、材质、纹理等关键知识点，并能将其应用于物理模拟。
3. 学生能运用物理知识，如牛顿运动定律、碰撞检测等，进行OpenGL场景中的物体行为模拟。
技能目标：1. 学生能运用OpenGL编写程序，实现基本的物理模拟效果。
2. 学生能通过调试和优化代码，提高物理模拟的实时性和准确性。
3. 学生能运用团队合作，共同完成复杂物理模拟场景的设计与实现。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对计算机图形学及物理模拟的兴趣，激发学习热情。
2. 学生培养解决实际问题的能力，增强自信心和成就感。
3. 学生通过团队协作，培养沟通、协作能力和集体荣誉感。
课程性质：本课程为选修课，旨在让学生在掌握OpenGL基础知识和物理原理的基础上，提高实际应用能力。
学生特点：学生为高中年级，具有一定的编程基础和物理知识，对计算机图形学和物理模拟感兴趣。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，通过案例教学，引导学生动手实践，培养实际操作能力。
同时，关注学生的个体差异，提供差异化指导，使学生在课程中取得最佳学习效果。
在教学过程中，注重培养学生的团队协作精神和解决问题的能力。
二、教学内容1. OpenGL基础知识回顾：包括OpenGL环境配置、基本图形绘制、坐标系统等。
- 教材章节：第一章 OpenGL概述，第二章 OpenGL环境搭建与基本图形绘制。
2. 物理基础原理：牛顿运动定律，碰撞检测，重力、弹力、摩擦力等力的模拟。
- 教材章节：第三章 物理基础，第四章 力与运动。
3. 基于物理的渲染：光照模型，材质与纹理，阴影技术。
- 教材章节：第五章 光照与材质，第六章 纹理与阴影。
4. 基于OpenGL的物理模拟实践：- 简单物体运动模拟：如小球滚动、抛物线运动等。
- 复杂场景物理模拟：如弹球游戏、碰撞实验等。
基于OpenGL ES的iPhone游戏的设计与实现毕业设计(论文)
目录第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 本论文研究内容 (1)1.3 OpenGL ES概述 (2)1.4 本论文的组织 (3)第2章游戏开发环境的介绍 (4)2.1 iPhone平台简介 (4)2.2 iPhone开发环境的搭建 (4)第3章游戏基本框架的搭建 (5)3.1启动Xcode创建工程 (5)3.2 游戏流程框图 (8)3.3 游戏DGSprite类的实现 (9)3.4 游戏DGUInterface文件的实现 (9)3.5 游戏DiceGameApp类的实现 (10)3.6 游戏EAGLView类的实现 (11)3.7 游戏DGTexture类的实现 (11)3.8 游戏DGFont类的实现 (13)第4章游戏的具体实现 (15)4.1 重写DGSprite (15)4.2 重写DiceGameApp (15)4.3 让色子晃动起来 (16)4.4 背景音乐类DGSound的添加 (17)4.5 游戏运行效果 (17)第5章代码的优化 (18)第6章结束语 (19)参考文献 (20)附录 (21)基于OpenGL ES的iPhone游戏的设计与实现摘要：随着通信技术的发展和手机的普及，手机游戏的开发技术越来越为人们所关注。
本文的摇色子游戏是基于OpenGL库的运用，结合面向对象方法开发的。
OpenGL ES是OpenGL的一个子集，它是专门为iPhone之类的嵌入式系统设计的。
本文简述了OpenGL ES和iPhone 游戏开发的相关知识，然后通过需求分析，搭建了摇色子游戏的基本框架，最后通过总体设计和详细设计论述了系统的开发和实现过程。
关键词：手机游戏；摇色子；OpenGL ES；iPhoneThe Design and Development Of IPhone Game Based On OpenGL ESAbstract:Along with the development of communication and the popularization of handset, people pay more attention to the handset game technology. Based on the application of OpenGL storehouse, the development of this paper's dice game is combined with the object orientation. OpenGL ES is a subset of the OpenGL. It is specially designed for the embedded system such as iPhone. This paper gives a simple review on related knowledge of the OpenGL ES and the development of iPhone game. Through the analysis of the demand, then the basic framework of dice game will be built. finally, through the design of whole system and the detailed design, the process of development and achievement will be brought forth.KeyWords: handset game; dice; OpenGL ES; iPhone第1章绪论1.1 引言苹果公司于2007年推出基于Mac OS X 10.5精简版的iPhone手机，iPhone 自上市后就不断地创造着销售奇迹。
基于Matlab的波形仿真与分析--机电专业毕业设计.doc
机电一体化专业毕业设计（论文）指导书机电工程系[2008-1-8]毕业设计是本系各专业教学计划的一个重要组成部分，是各教学环节的继续深化和检验，其实践性和综合性是其他教学环节所不能替代的，通过毕业设计使学生获得综合训练，对培养学生的实际工作能力具有十分重要的作用。
学生在进行毕业设计（论文）工作之前，必须修完教学计划中规定的全部课程，并取得规定的学分。
一、毕业设计（论文）目的1．培养学生综合运用所学的基础理论，基本知识和基本技能，提高分析解决实际问题的能力。
2．接受工程师必须的综合训练，提高实际工作能力。
如调查研究、查阅文献和收集资料并进行分析的能力；制订设计或试验方案的能力；设计、计算和绘图能力；总结提高撰写论文的能力。
3．综合运用机械设计以及机电控制等各种课程的理论及实践知识，去分析和解决一般工程项目的技术设计问题，掌握一般机械工程师所必需掌握的设计方法和技能,并使所学知识得到进一步的学习和应用。
二、毕业设计（论文）的基本要求1．学生应在教师指导下按时完成所规定的内容和工作量，编写符合要求的设计计算说明书，并正确绘制机械、电气与液压等工程图纸或独立撰写一份毕业论文。
2．学生依据课题任务，进行资料收集、加工、整理和正确使用工具书；掌握有关工程设计的程序、方法和技术规范，锻炼分析与解决工程实际问题的能力。
3．学生应树立正确的设计思想，有严肃认真的科学态度，严谨求实的工作作风。
4．毕业设计说明书（论文）应包括与设计题目相关的阐述说明及计算，内容完整，文字顺畅，符合专科生毕业论文规范。
正文不少于8000字，设计图样应符合国家标准的要求。
三、毕业设计（论文）的选题1．毕业设计（论文）选题的原则要根据教学计划中所制定的培养目标要求，能达到综合训练为目的，有利于培养学生独立工作能力，巩固和提高所学知识。
2．应尽量选择既满足教学基本要求，又结合生产、科研实际的题目。
原则上应在各教研室给出的范围内选择。
3．鼓励学生根据自己的兴趣提出设计题目，但必须由指导教师认定。
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论文题目：基于OpenGL的水波动画模拟系别：___ ___计算机系_Wave simulation based on OpenGLCollege：Specialty and Grade：Number：Name：Advisor：Submitted time: May 7, 20目录1.1 课题提出的背景 (3)1.1.2 课题的意义 (3)1.2 国内外研究现状 (4)1.2.1 四大类水波模拟的方法 (4)1.2.2水波模拟面临的困难 (5)1.2.3 国内水波动画模拟相关研究 (5)1.2.4 国外水波动画模拟相关研究 (7)第二章基于OpenGL＋MFC建模基础 (10)2.3 OpenGL渲染管线 (12)2.3.1 显示列表 (12)2.3.2 求值器 (12)2.3.3 基于顶点的操作 (13)2.3.4 图元装配 (13)2.3.5像数操作 (13)2.3.6纹理装配 (14)2.3.7光栅化 (14)2.3.8片段操作 (14)2.4计算机图形学 (15)2.3 MFC框架 (16)2.4基于OpenGL+MFC的三维模拟的编程环境配置 (18)第三章水波的计算机模拟原理和关键技术 (23)3.1水的流体物理性质 (23)3.2 基本原理 (26)3.2.1 建立区域采样法水波数学模型 (26)3.2.2 水波扩散分析及解决方法 (26)第四章基于OpenGL的水波模拟 (27)4.1 系统设计 (27)4.2 水波模拟的算法设计 (27)4.3 扰动 (33)4．4 水波模拟系统的逻辑视图 (34)4.5 主要结构体和类的设计： (35)4.5 实验结果 (36)第五章结论与展望 (40)5.1 结论 (40)5.2展望 (40)参考文献 (42)摘要近年来, 自然景物的模拟一直是计算机图形学最具挑战的问题之一, 关于山、水等自然景物的模拟, 在计算机游戏、影视、广告各领域中有着广泛的用途, 作为自然景物模拟的重要内容, 对水流、水波的模拟正日益引起人们的关注.。
本论文通过对国内外水波动画模拟的相关成就的介绍，与对其的一定了解和文献的参考，基本实现了水波的模拟，基于opengl+MFC建模基础展开探讨，对水波的计算模拟原理和关键技术进行阐述，例如水波的物理模型，运动方程，物理特性等，结合以上知识进行水波模拟，实验证明该方法实现简单，模拟的水波动画效果满足实时性和逼真性的要求。
关键词: 水波模拟; 物理模型; opengl; 运动方程;Abstract:In recent years, the impersonation of natural landscape has been a computer graphics the most challenging problems, one of the hills, waters and natural scenery, in computer games, advertising film, the area has an extensive use of natural scenery as an important part of a simulation of the water, water was increasingly a cause for concern.This paper with animated simulations water through the achievement of its introduction, and be sure to understand and the reference, the water, based on the modeling opengl mfc based on the water, the impersonation and the key technologies, such as water physical model, the equation of motion, physical properties, etc, the more knowledge on the corrugated, experiments prove this method to process of animation, the effect of water content timely and accurate sexualKeywords: the corrugated; the physical models to simulate; opengl; equation of motion;第一章绪论OpenGL 是由Silicon Graphics 公司推出的一种高性能图形开发软件工具包，该工具包括大约120 条不同的指令，它独立于硬件，独立于窗口系统，由于具有这个优越的特性，因此可以运行于各种操作系统，而且可以在各个平台之间进行移植，并且能在网络环境下以客户/服务器模式工作，已经成为专业图形处理、科学计算等高端应用领域的标准图形库，因此Microsoft，SGI，IBM 等在计算机市场中占主导地位的大公司都用它作为自己的标准图形库1.1课题提出的背景通过计算机尽可能逼真的模拟现实世界，一直是计算机图形学，特别是虚拟现实技术的一个研究热点。
对于地形的绵延起伏、光的折射和反射等自然现象的模拟，人们可以根据一些现有的不太复杂的数学公式，通过数学建模来获得某种特定的效果。
但是对于另外一些自然现象，例如各种烟雾，水，火焰等流体现象，虽然看似简单，但是对其进行描述的物理模型却极其复杂，这时只有去追溯该现象本身的物理根源，并借助更为精确的物理描述才能真实再现其外在的视觉效果。
水波模拟不仅是一个很具有挑战性的研究课题，更具有很好的商业价值，它在航海仿真、虚拟城市游览、视频游戏、数字电影和数字广告中都有大量应用。
一片逼真自然的水面可以很好的增加场景的逼真感和沉浸感。
目前的一些三维图形软件产品已经有不少包含了流体模拟的模块，如Maya里面的MayaFluid EffectsTM；3DS Max提供的glu3D流体插件；Next Limit推出的RealFlow和RealWave独立软件包更是出类拔萃，被称为PC机上最好的两种流体动力学模拟软件。
但是他们只是流体的图形建模工具。
1.1.2 课题的意义从一杯纯净的清水到潺潺的小溪，从微波起伏的湖面到巨浪滔天的海洋，这些日常生活中看似十分平常的东西，在计算机图形学和虚拟现实技术研究者的眼中看来，与模拟地形、雨雪等其他自然景观相比较，模拟流体更具有挑战性。
究其原因，主要流体的形体多变，没有一个固定的形状，很难用一个通用的方程来表示；物理模型极其复杂，其波动是受到重力、摩擦力、粘滞力等各种力的综合影响；力学方程的数学表达式多为偏微分方程，求解难度大，计算复杂；具有复杂的光学效果，如水的透明度、折射和反射等。
虽然具有挑战性，但方法总比问题多。
早期我们使用波形函数模拟简单的水面波动，随着计算机硬件水平的发展和研究技术的进步，如今可以根据流体的物理模型，使用数值方法模拟真实感很强的三维流体。
近年来,计算机图形学的发展突飞猛进并有着极为广泛的用途. 计算机图形学的发展使得三维表现技术得以形成,所谓计算机三维图形就是指将用数据描述的三维空间通过计算转换成三维图像并显示或打印出来的技术,OPENGL 就是支持计算机三维图形的一个程序库. 在计算机图形学中,模拟水流动画是一个很有意义的课题.1.2 国内外研究现状1.2.1 四大类水波模拟的方法目前水波动画的模拟方法大体上可以分为四大类:第一类：基于波的分析方法。
这类方法直接构造参数曲面来代表水表面,参数曲面由波形函数表示,也就是说这一类方法通过直接模拟波属性来得到水波的水波图像,可以模拟雨点造成的水波,微风造成的涟漪和紊乱的短波峰,但是解决不了水流的形体的破碎问题.第二类：基于物理模型的方法。
基于物理模型的基本思路是用物理规律约束物体的运动,然后用图形学方法把物体形状渲染出来,这种方法可以保证物体的动态逼真性,也可以轻松地制作出逼真的动画来,这方面的典范是Navier-Stokes方程.它有很强的物理背景,是当今非浅性科学研究中的重点和热点问题. 若使用这种方法建立浅水波模型,再使用计算流体动力学的数值分析工具来求取方程数值解,这个方法过于复杂且对光影处理能力差.第三类：基于粒子系统的方法，这类方法把流体看作离散的粒子集,粒子有一定的属性,使用这种方法人们成功地描述了瀑布、喷泉、水滴以及浪花飞沫..第四类：基于光影处理的方法。
这类方法专注于模拟水流的光影特效,能出色地模拟人们从水底和水上观察阳光照射在水波上形成的光与影现象. 这方面的工作把注意力集中到如何模拟光线和水流的作用效果上来,无法兼顾水流的其他特性.1.2.2水波模拟面临的困难水波有一系列特性,如扩散、衰减、折射以及反射等,我们需要了解这些特性以及我们所面临的问题,我们所面临的问题主要有:(1) 对波的模拟,水波是水流运动的关键属性,当水流受到各种外部及内部物体的作用时,会产生波,并且在水流内部传播,视觉上表现为水表面上的波纹和漩涡;(2) 光与影的处理,水是透明的,它的视觉印象很大程度上取决于周围的环境,另外水对光的折射作用使水中的光影效果复杂多变;(3) 水流形体的绘制,水的形状是不确定,易于改变,一方面,若把水的形状看成一个高度场表示的曲面,则无法表现水流的破碎以及卷曲的波纹,另一方面若把水看成由许多水粒子组成的点集,又面临如何进行可视化的问题;(4) 水流与外界物体的相互作用,当一个物体掉入水中或水内有物体在运动水流会受到怎样的影响1.2.3 国内水波动画模拟相关研究上述的水面模拟方法都有一个共同的不足，那就是不能描述水体的自由流动和水面的剧烈变形，如波浪破碎等。
为了克服这种缺陷，有研究者提出了采用粒子系统的方法来实现，但是毕竟真实感还是不够。
随着计算机处理能力的增强和计算流体动力学的广泛应用，以及对模拟结果真实感的追求，近年来国内外对流体模拟的研究都转向了基于物理的流体模拟，因为基于物理方法所得到的试验结果，相对于基于参数建模方法所得到的结果，不仅真实感要好上许多，而且可以实现流体表面的自由流动和剧烈变形效果，如流体飞溅，表面破碎，以及泡沫等，这是后者所难以企及的。
基于物理的方法主要分为两种：一种是基于网格的欧拉法，它从研究流体所占据的空间中各个固定点处的运动着手，分析运动流体所充满的空间中每一个固定点上流体的速度、压强、密度等参数随时间的变化情况，以及研究由某一空间点转到另一空间点时这些参数的变化情况；另一种方法是基于粒子方法的拉格朗日方法，研究流体中某一指定微团的速度、压强、密度等描述流体运动的参数随时间的变化情况，以及研究由一个流体微团转到其他流体微团时参数的变化情况，以此建立整个流体的运动仿真。