基于VC的图像水波动画系统的研究

摘要：以Visual C++6.0为开发环境，采用OpenGL编程，对图像进行动画处理，实现了使静态图像生成动态的水波涟漪效果。系统分两步实现：第一步，系统框架设计，系统需在基于单文档的OpenGL图形程序的基本框架下运行，需对OpenGL的绘制环境进行设置，设置完成后才开始进行水波涟漪的设计，第二步，水波动画设计。在基于单文档的OpenGL图形程序基本框架的基础上进行编程。

关键词：水波动画；VC；OpenGL

中图分类号：TP317.4文献标识码：A文章编号：16727800（2012）009016503

1OpenGL处理流程与功能分析

1.1OpenGL的处理流程

（1）几何操作。①针对每个顶点的操作：每个顶点的空间坐标需要经过模型取景矩阵变换、法向矢量矩阵变换，若允许纹理自动生成，则由变换后的顶点坐标所生成的新纹理坐标替代原有的纹理坐标，再经过当前纹现矩阵变换，传递到几何要素装配步骤；②几何要素装配：不同的几何要素类型决定采取不同的几何要素装配方式。若使用平直明暗处理，线或多边形的所有顶点颜色则相同；若使用裁剪平面，裁剪后的每个顶点的空间坐标由投影矩阵进行变换，并由标准取景平面进行裁剪，再进行视口和深度变换操作。如果几何要素是多边形，还要做剔除检验，最后生成点图案、线宽、点尺寸的像素段.并赋上颜色、深度值。

（2）像素操作。内主机读入的像素首先解压缩成适当的组份数目，然后进行数据放大、偏置，并经过像素映射处理，根据数据类型限制在适当的取值范围内，像素最后写入纹理内存，使用纹理映射或光栅化生成像素段；如果像素数据由帧缓冲区读入，则执行放大、偏置、映射、调整等像素操作，再以适当的格式压缩。像素拷贝操作相当于解压缩和传输操作的组合，只是压缩和解压缩不是必须的，数据写入帧缓冲区前的传输操作只发生一次。

（3）像素段操作。当使用纹理映射时，每个像素段将产生纹素，再进行雾效果计算、反走样处理。接着进行裁剪处理、一致性检验（只在RGBA模式下使用）、模板检验、深度缓冲区检验和抖动处理。若采用颜色素引模式，像素还要进行逻辑操作；在RGBA模式下则进行混合操作。

根据着色模式不同，决定像素段采取颜色屏蔽还是指数屏蔽，屏蔽操作之后的像素段将写入到适当的帧缓冲区。如果像素写入模反或深度缓冲区，则进行模板和深度检验屏蔽，而不用执行混合、抖动和逻辑操作。

对于创建一个三维图形，大致可以包括以下3个主要环节：①建模：包括几何建模和行为建模，几何建模处理物体的几何和形状的表示，行为建模处理物体的运动和行为的描述；②设置观点：描述观察者的空间位置；③设置环境：描述环境的特征，如光源、空气能见度等。

1.2功能需求分析

图像的水波动画程序开发目的是对图像进行动画处理，实现使静态图像生成动态的水波涟漪效果。本系统将采用OpenGL图形应用程序设计界面编程，在Visual C++6.0环境下实现。

水波涟漪的模拟将实现以下功能：①系统界面是在基于单文档的OpenGL图形程序的基本框架下运行；②在程序中载入后缀为 .rgb的图片；③在程序运行时使用鼠标左键单击图片，此时屏幕上以鼠标单击的位置为中心，产生涟漪的发生点，并开始进行水波涟漪荡漾的效果。

1.3开发环境简介

（1）硬件环境。计算机的基本配置不低于P4 2.0G/80G/256M/52XCD。

（2）软件环境。Windows 2000/xp；Microsoft Visual C++ 6.0；OpenGL开发库。

2.1系统设计

图像的水波动画程序开发目的是对图像进行动画处理，使静态图像生成动态的水波涟漪效果。为实现这个目的，系统设计可以分为两步：

（1）系统框架设计。为了保证水波涟漪的实现，系统需在基于单文档的OpenGL图形程序的基本框架下运行，需对OpenGL的绘制环境进行设置，如逻辑调色板、像素格式、OpenGL初始化、场景绘制与渲染等，设置完成后才开始进行水波涟漪的实现。

（2）水波动画设计。在基于当文档的OpenGL图形程序的基本框架的基础上进行编程，依次完成对水波涟漪的定义、生成新的涟漪纹理、纹理的绘制等函数的设计，将静态图像从纹理图像空间映射到帧缓冲图像空间，系统运行时载入图像，通过点击图像实现水波涟漪的动态效果。

2.2系统框架设计思路

①在单文档窗口的创建过程中，设置好显示的像素格式，并按OpenGL的要求设置好窗口的属性和风格；②首先获得Windows设备描述表，然后将其与事先设置好的OpenGL绘制描述表联系起来；③调用OpenGL命令进行图形绘制；④退出OpenGL图形窗口时，释放OpenGL绘制描述表RC和Windows设备描述表DC。

2.3系统实现步骤

（1）在MyRippleView.h中添加成员函数。

（2）在MyRippleView.cpp中设置窗口类型、设置逻辑调色板、初始化OpenGL场景、设置像素格式、场景绘制与渲染。

此函数在256色模式下，把一个像素颜色的内部值按线性关系转换为8bit输出到屏幕上，其中红色占最低位的3bit，绿色占中间的3bit，蓝色占最高位的2bit，Windows将这个8bit值看作逻辑调色板的索引值。因此，生成调色板时，把索引值从低位到高位分成3-3-2共3个部分，将每一部分映射到0～255中去，这样3bit映射为{0，36，73，109，146，182，219，255}，2bit映射为{0，85，170，255}，最后把3部分组合起来成为一种颜色。

像素格式是OpenGL窗口的重要属性，它包括是否使用双缓冲、颜色位数和类型以及深度位数等。像素格式可由Windows系统定义的所谓像素格式描述子结构来定义4结语

本文针对图像的水波动画展开研究，首先介绍了OpenGL的工作流程，其次对系统进行了详细的设计，最后给出了系统在操作过程中的核心代码。

参考文献：

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