基于VxWorks的3D图形组件的设计

论文摘要

嵌入式操作系统的引入改变了嵌入式系统落后的开发方式，加快了嵌入式系统的开发速度，提高了代码的可重用性与可扩展性。随着多媒体信息技术、互连网、消费类电子产品的发展，嵌入式操作系统由于其占用内存少、可裁减、稳定性好的特点正得到越来越广泛的应用。随着嵌入式设备如移动电话开始使用具有音频和视频内容的大量多媒体应用，对高图形质量的多媒体应用的需求很大，这就需要更高质量的3维绘制功能。在未来几年中，这将成为取得竞争优势的重要技术。要迎接这个挑战，就需要研究如何将3D图形学算法应用到嵌入式系统中。 本文分析了3D图形库的结构层次，介绍了3D图形库函数的功能及实现各个函数所需了解的图形学原理及算法，然后参照OpenGL的处理流程，在VxWorks操作系统上现有二维图形开发组件WindML的基础上设计实现3D效果所须的组件，包括绘制基本几何图元(顶点、直线、多边形)的函数，裁剪函数、矩阵转换函数、颜色、光照和纹理函数等。在设计过程中，分析测试各种3D算法，针对嵌入式系统对存储空间和运行空间的严格要求及其高可靠性、可移植性和可配置性等特点，采用了一些简单、高效的3D算法，以减小对存储空间和运行空间的依赖。所设计的3D算法具有良好的可移植性，代码稳定可靠，接口易用，所有函数均采用C语言编写，。最后在VxWorks操作系统上测试了所设计的3D组件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 3D计算机图形学
• 1.3 嵌入式系统简介
• 1.3.1 发展与历史
• 1.3.2 VxWorks操作系统简介
• 1.4 研究内容
• 1.5 本文组织结构
• 第2章 基本图形学算法基础
• 2.1 引言
• 2.2 直线绘制算法
• 2.3 区域填充算法
• 2.3.1 扫描线多边形填充算法
• 2.3.2 边填充算法
• 2.4 裁剪
• 2.4.1 多边形裁剪
• 2.4.2 三维裁剪
• 2.5 坐标变换
• 2.5.1 坐标系
• 2.5.2 几何变换
• 2.5.3 投影变换
• 2.5.4 视口变换
• 2.6 小结
• 第3章 真实感图形算法研究
• 3.1 消隐
• 3.1.1 消隐分类
• 3.1.2 消除隐藏线
• 3.1.3 消除隐藏面
• 3.2 简单光照模型
• 3.2.1 材质
• 3.2.2 光源类型
• 3.2.3 Phong光照模型
• 3.2.4 Gouraud渲染
• 3.3 纹理概述
• 3.3.1 纹理坐标
• 3.3.2 纹理映射
• 3.3.3 反走样
• 第4章 OpenGL研究
• 4.1 OpenGL简介
• 4.2 OpenGL的基本功能
• 4.3 OpenGL的函数名及数据类型
• 4.4 OpenGL API简介
• 4.5 OpenGL ES简介
• 第5章 3D图形组件的设计与实现
• 5.1 开发平台及工具
• 5.1.1 VxWorks集成开发环境──Tornado
• 5.1.2 WindML体系结构
• 5.2 设计过程
• 5.3 算法测试
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 论文发表情况
• 致谢
• 附录