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1虛擬現(xiàn)實技術及其相關技術簡介

隨著計算機技術的迅速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實與人們的日常生活13益密切，已成為當今計算機界廣泛關注的一個熱點。虛擬現(xiàn)實技術是一項涉及計算機圖形學、人機交互、人工智能等學科的綜合技術，它的目的是用計算機來生成一個逼真的三維感覺世界，給觀眾以如同真實世界的體驗。利用這一技術，我們可以足不出戶游覽風景勝地，可以漫游虛擬博物館欣賞文物，可以游覽虛擬校園欣賞校園景致等。

Delphi是全新的可視化編程環(huán)境，采用了彈性可重復利用的完整的面向對象程序語言(Object—OrientedLanguage)，是當今世界上最快的編輯器和最為領先的數(shù)據(jù)庫技術。Delphi不但為OpenGL渲染函數(shù)的調(diào)用提供了一個高性能的繼承化開發(fā)環(huán)境IDE(IntegratedDevelopmentEnvironment)．而且通過ADO方式連接SQLServer2000數(shù)據(jù)庫作為后臺數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)調(diào)用。

MicrosoftSQLServer是一個關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(RDBMS)，可應用于各種專業(yè)組織及專業(yè)數(shù)據(jù)庫和政府用開發(fā)環(huán)境巾。SQLServer2000在本軟件中是作為后臺數(shù)據(jù)庫存放貨物倉庫的各種規(guī)格參數(shù)以備調(diào)用，Delphi是通過ADO(ActiveXDataObjects)方式與數(shù)據(jù)庫進行連接的，這種連接方式易于使用、高速度、低內(nèi)存支出和占用磁盤空間較少。

OpenGL是OpenGraphicsLibrary的縮寫，它是SG1公司開發(fā)的一套高性能的圖形處理系統(tǒng)，是圖形硬件的軟件接口，意為開放的圖形庫。OpenGL不是編程語言，它是在Delphi平臺上的一組繪圖命令的AP1集合?；贠penGL的三維可視化具有建模方便、實時的三維可視化和高度真實感顯示的優(yōu)越性。

2程序的實現(xiàn)

2．1設計思想

虛擬倉庫系統(tǒng)以Delphi7．0為程序設計平臺，以OpenGL函數(shù)庫為工具進行圖像渲染，通過ADO方式連接SQLServer2000數(shù)據(jù)庫作為后臺數(shù)據(jù)庫進行倉庫規(guī)格參數(shù)的動態(tài)調(diào)用，在一個三維可視化的空問中進行貨物倉庫的立體模擬，用戶可以通過操作鍵盤和鼠標以第一視角在這個場景中漫游，還可以查看每垛貨物箱的各種規(guī)格參數(shù)。

2．2體系結構

本系統(tǒng)在結構上可分為3個模塊：Delphi平臺模塊、數(shù)據(jù)庫調(diào)用模塊、OpenGL實現(xiàn)模塊。其中OpenGL實現(xiàn)模塊又可分為5個子模塊：貨物倉庫庫體渲染子模塊，貨物箱的渲染與紋理貼圖子模塊，燈管的渲染與光照、材質的處理子模塊，貨物箱規(guī)格參數(shù)的中文輸出子模塊，鼠標和鍵盤響應(漫游實現(xiàn))子模塊。虛擬倉庫系統(tǒng)的工作流程見圖1。

2．3ADO連接

系統(tǒng)是通過ADO(ActiveXDataObjects)方式與SQLServer2000數(shù)據(jù)庫進行連接的，主要用到Delphi的ADO組件頁的ADOConnection組件和ADOQuery組件。我們通過ADOConnection組件連接數(shù)據(jù)庫，通過ADOQuery組件進行SQL編程來調(diào)用數(shù)據(jù)庫巾的關于貨物倉庫的各種參數(shù)。

我們用下面的語句調(diào)用貨物倉庫的參數(shù)存放到變量a中，其中a是用HuowuStorage定義的記錄類型。

a[i]．name：=DataModule1．ADOQuery1．fieldByName(‘貨物名稱’)．a(chǎn)sString；a[i]．boxuint：=DataModule1．ADOQuery1．fieldByName(‘單箱發(fā)數(shù)’)．a(chǎn)slnteger；IdI．]_boxwidth：=DataModule1．ADOQuery1．fieldByName(‘包裝箱寬’)．a(chǎn)slnteger；a[j]．boxheight：=DataModule1．ADOQuery1fieldByName(‘包裝箱高’)．a(chǎn)slnteger；a[j]．boxleng【b：=DataModule1．ADOQueryI．fieldByName(‘包裝箱長’)．a(chǎn)slnteger。

2．4三維模型的構建

倉庫庫體是由若干個四邊形組成的，包括墻壁、頂部、地板和若干標準線。倉庫的頂部切面是折線梯形，是由一個個四邊形疊上去的。以下是繪制庫體頂部最上端部分的程序段。

glBegin(GL_QUADS)：

glNormal3f(O．0，一1．0，0．O)；，般置法線方向glTexCoord2f(0，O)；，／紋理坐標左下

glVertex3f(一sw／8，sh+sh，一(i-1)*sYscale)；，，左前glTexCoord2f(1，0)：，／，紋理坐標右下

glVertex3f(一sw／8，sh+sh，一i*sYseale)：／／右前glTexCoord2f(1，1)：／／紋理坐標右上

glVertex3f(sw／8，sh+sh，一i*sl／scale)；／／右后glTexCoord2f(0，1)；，，紋理坐標左上

glVertex3f(sw／8，sh+sh，-(i-1)sl／scale)；／／左后glEnd()；

再進行透視投影：gluPerspective(45．0，Width／Height，1，10000．0)接著我們進行貨物箱的設置，每個貨物箱是由6個四邊形組成的，要對每個四邊形進行紋理貼圖。當然在渲染每一垛貨物箱時，隱藏在里面的那些表面就不用渲染了，這樣可以節(jié)省很多時間，提高效率。

由于要實現(xiàn)每垛貨物箱的精確數(shù)量，所以使用多重FOR循環(huán)來進行渲染。先繪制整層的貨物箱，再繪制一次剩余后整行的貨物箱，最后再繪制二次剩余的幾個貨物箱。

為了便于說明問題，我們舉個簡單的例子：若有一垛的箱子數(shù)量為238個，箱子的長寬高分別為4，8，4(簡化后)，根據(jù)倉庫的參數(shù)設置可以推算出這一垛每列箱子數(shù)為9個，共有整層6層．余下22個在第7層，在該層上又有整2行，一次剩余標志為l，最后還剩4個貨物箱在第7層的第3行，二次剩余標志為l。

2．5漫游的實現(xiàn)

倉庫漫游的實現(xiàn)是通過鼠標和鍵盤的響應來改變相應的參數(shù)，進行視圖模型矩陣轉換，通過坐標系的變換來調(diào)整觀察點的位置或是所渲染模型的位置?？衫孟旅娴暮瘮?shù)來實現(xiàn)。

glRotate(’l’ilt，1，0，0)；／／圍繞軸順時針旋轉Tilt度

glRotate(Heading，0，1，0)；／／圍繞y軸順時針旋轉

Heading度glTranslatef(，一0．5+HeadMovement，Z)；／船軸正方向前進(X)單位長度，沿y軸正方向前進(～0．5+HeadMovement)單位長度，沿z軸正方向前進(z)單位長度。漫游實現(xiàn)的基本原理見圖2。

3結語

本文利用OpenGL強大的圖形功能在貨物倉庫模擬方面進行了有益嘗試，在實踐中取得了很好的效果，通過鼠標鍵盤進行人機交互，最終實現(xiàn)了貨物倉庫的動態(tài)可視化。虛擬現(xiàn)實技術的研究和應用具有極其廣闊的前景，在某種意義上說它將改變?nèi)藗兊乃季S和生活方式，給人類世界帶來難以想象的變化。