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3D动画模拟化学反应的设计与实现
随着电脑软硬件的快速发展，计算机图形图像处理技术的应用得到了空前的发展，电脑美术作为一个独立学科走上了迅猛发展之路。目前，国内外越来越多的使用3D制作动画，三维建筑、室内效果图等，但是很少将其与化学实验结合起来，有的也只是用3D模拟出分子和原子结构，而对化学反应时的断键和成键情况没有具体的说明。对于比较复杂的断键、成键过程，学生理解起来会很困难，老师讲解也很抽象，所以对模拟实验会极度渴望。
本文讨论了通过3D动画来模拟化学反应的设计与实现，能够将化学反应过程生动、形象的展示出来。 一、系统的实现流程
系统基本流程为界面设计，建模，模型生成，动画生成，动画控制。
（一）界面设计
使用windows界面设计，实现与用户的交互，用户通过选择化学分子式或者反应方程式进行3D模拟动画的展示，同时，在动画播放过程中可对其进行基本的暂停等操作。 （二）建模
首先在3ds Max中对化学分子式进行建模，构建出每个分子的球棍模型，该模型能够清楚地反应原子间的相对位置和化学键的位置。利用插件，将模型导出为md2文件，用于模型生成。 （三）3D模型生成
本系统使用OpenGL这个专业的图形程序接口对构建的模型进行加载，使用纹理贴图技术将不同类型的原子渲染成不同颜色，从而绘制出分子的3D模型。 （四）3D动画生成
将渲染的3D模型，通过调整时间和坐标位置加载为动画，用于
模拟化学反应过程。 （五）动画控制
在动画播放时，可对其进行暂停，停止，播放等操作，便于观察反应过程中的断键和成键情况。 二、系统的研究方法和关键技术 （一）3ds Max建模
本系统使用3ds Max 2011软件平台制作化学分子的3D模型，涉及到对该软件的了解和使用。 （二）深度缓沖区
本系统启动了深度缓冲区用于消除实心物体被其他物体所遮挡的情况，具体实现代码如下： glEnable（GL_DEPTH_TEST）
glClear（GL_COLOR_BUFFER_BIT"GL_DEPTH_BUFFER_BIT）； （三）纹理贴图
本系统使用纹理贴图技术为不同的原子绑定不同颜色，分为以下几步：
1.创建和绑定纹理对象 glEnable（GL_*****_2D）；
glBindTexture（GL_*****_2D，groundTex-texID）； 2.将保留在data中的像素值传给当前绑定的纹理对象
gluBuild2DMipmaps（GL_*****_2D，GL_RGB，groundTex-width，groundTex-height，GL_RGB，GL_*****D_BYTE，groundTex-data）； （四）光照
本系统使用OpenGL光照函数来绘制真实感图形，具体步骤如下：（1）定义每个物体的每个顶点的法向量（法向量决定了物体相对于光源的方向）；（2）创建和选择一个或多个光源，设置它们的位置；（3）创建光照模型。（4）定义场景中物体的材料属性。 （五）视图变换
视图变换实现了从不同角度观察分子模型的功能，能够清楚地观
本文来源：https://www.wddqxz.cn/1bbde5a36b0203d8ce2f0066f5335a8102d266d5.html
2022-12-14
