虛擬現(xiàn)實(shí)中立體顯示技術(shù)研究

4 OpenGL實(shí)現(xiàn)立體顯示
開放性圖形庫OpenGL(Open Graphic Library)是一個(gè)三維計(jì)算機(jī)圖形和模型庫。它獨(dú)立于操作系統(tǒng)和硬件環(huán)境，適用于從個(gè)人計(jì)算機(jī)到工作站的廣泛計(jì)算機(jī)環(huán)境。
OpenGL在三維真實(shí)感圖形制作中具有優(yōu)秀的性能，用該圖形庫不僅能方便地制作出高質(zhì)量的靜止彩色圖像，還能創(chuàng)造出高質(zhì)量的動(dòng)畫效果。借助Windows編程環(huán)境還可控制模型的人機(jī)交互。由于其開放性和高度的可重用性，目前已成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。
4．1 立體圖像對(duì)的繪制
按上述投影算法計(jì)算出立體圖像對(duì)后，應(yīng)用OpenGL繪制立體圖像對(duì)，分別用紅、綠兩種顏色繪制右眼和左眼的圖像。以一個(gè)變長為10 cm，中心點(diǎn)在原點(diǎn)的正方體為例，設(shè)兩視點(diǎn)間距離e為5 cm，投影面距高觀察者d為40 cm，考察正方體的一個(gè)頂點(diǎn)(5，5，5)，由上述投影算法可得：xr=32 cm，xl=48 cm，yl=yr=4040 cm，zr=zl=d=40 cm對(duì)8個(gè)頂點(diǎn)分別計(jì)算后，連接相應(yīng)的立體透視投影點(diǎn)，即可得該立方體的立體圖像對(duì)。用數(shù)組vertex[8][3]存儲(chǔ)頂點(diǎn)，數(shù)組translatevertexr[8][3]存儲(chǔ)右眼投影計(jì)算后坐標(biāo)，數(shù)組translatevertexl[8][3]存儲(chǔ)左眼投影計(jì)算后的坐標(biāo)，對(duì)相應(yīng)的點(diǎn)進(jìn)行投影計(jì)算：

使用OpenGL的透視投影變換，需設(shè)置前后裁剪面到觀察者的距離及前裁剪面的寬度和高度等。前裁剪面的寬度用該寬度與高度的比值表示，取顯示窗口的寬度和高度之比。
double Near．Far；／／前后裁剪面距觀察者的距離
int ratio=width／height；／／顯示屏的寬和高之比
ViewHeight2=Near*tan(radians)；／／計(jì)算視野的高度
ViewWidth2=ViewHeight2*ratio；／／計(jì)算視野的寬度
計(jì)算右眼的視野范圍；
left=-ViewWidth2-0．5*e*0．3；
right=ViewWidth2-0．5*e*0．3；
投影并繪制模型：
glFrustum(left，right，bottom，top，Near，F(xiàn)ar)；
glDrawBuffer(GL_BACK_RIGHT)；／／使用右后緩存
gluLookAt(0+e／2。0，5。0+d／2，0，-5，0，1，0)；
／／確定右眼位置
glColor3f(1．0，0．0，0．0)；／／用紅色繪制
draw()；／／計(jì)算立體圖像對(duì)并繪制
同理繪制左眼的圖像，如圖3所示。

4．2 雙緩存區(qū)的使用
OpenGL提供雙緩存技術(shù)，支持兩個(gè)完整顏色緩存的硬件或軟件。繪制一個(gè)緩存時(shí)，顯示另一個(gè)緩存中的內(nèi)容。每繪制好一幀便交換緩存；這樣剛才被顯示的緩存被用來繪制，而用來繪制的緩存被顯示。這樣，當(dāng)顯示器刷新時(shí)，緩存區(qū)進(jìn)行交換，畫面就不會(huì)閃爍。
OpenGL也支持立體觀察，實(shí)現(xiàn)左顏色緩存和右顏色緩存，它們分別用于左立體圖像和右立體圖像?？稍诔跏蓟瘯r(shí)，分別使用參數(shù)PFD_DOUBLEBUFFER和PFD_STERE-O_DONTCARE支持立體顯示和雙緩存。使用雙緩存時(shí)，通常只繪制后緩存，使用函數(shù)glDrawBuffer()還可指定將立體圖像渲染到具體的某個(gè)緩存。
例如，繪制右眼圖像時(shí)使用右后緩存區(qū)glDrawBuffer(GL_BACK_RIGHT)，繪制左眼時(shí)使用左后緩沖區(qū)glDraw-Buffer(GL_BACK_LEFT)。
4．3 立體圖像的觀察
使用簡單的濾光鏡就可觀察有立體感的圖像。其原理是：由于濾光片(實(shí)驗(yàn)中使用紅、綠濾光片)吸收其他光線，只讓相同顏色的光線通過，因此左、右眼各透過不同顏色的光。當(dāng)使用濾光鏡觀察計(jì)算機(jī)屏幕上的立體圖像對(duì)時(shí)，就會(huì)看到具有深度感受的圖像。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，刷新頻率對(duì)圖像立體效果的形成具有重要作用。刷新頻率過低，由于人眼所維持的圖像已消失，不能得到三維立體感受；刷新頻率過高就會(huì)出現(xiàn)一只眼睛可看到兩幅圖像的現(xiàn)象。將顯示的刷新頻率設(shè)置合適，在程序中設(shè)置圖像刷新頻率設(shè)置為50 Hz，利用紅綠濾光鏡觀察模型的立體成像，得到較明顯的立體視覺效果。

5 結(jié)論
根據(jù)立體顯示原理，采用雙目視差算法對(duì)物體進(jìn)行立體顯示，利用OpenGL生成立體圖像對(duì)，并借助紅綠濾光眼鏡觀察，得到了較好的立體視覺效果。立體顯示技術(shù)的引入增強(qiáng)了人在虛擬環(huán)境中的沉浸感，可廣泛應(yīng)用于建筑物和視景漫游、虛擬戰(zhàn)爭演練場和各種模擬訓(xùn)練等多種場合。