基于OPENGL的虚拟交响乐音乐中心软件设计

1.1研究背景 虚拟现实(Virtual Reality，简称VR;又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术。VR是一 项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等领域，它用计 算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世 界进行体验和交互作用。VR主要有三方面的含义：第一，虚拟现实是借助于计算机生成逼真 的实体，“实体”是对于人的感觉(视、听、触、嗅)而言的；第二，用户可以通过人的自然 技能与这个环境交互，自然技能是指人的头部转动、眼动、手势等其他人体的动作；第三， 虚拟现实往往要借助于一些三维设备和传感设备来完成交互操作。近年来，VR已逐渐从实验 室的研究项目走向实际应用。目前在军事、航天、建筑设计、旅游、医疗和文化娱乐及教育 方面得到不少应用。在国内，有关VR的项目已经列入计划，VR的研究和应用正在全面展开。“虚拟现实技术”对全球大多数企业来说都是一个新名词，但由于“虚拟现实技术”的巨大应用价值，已为宝马、GE（通用）、Boeing（波音）、Sukhoi（苏霍伊）等全球500强中的大型工业企业广泛应用于设计、营销、培训、客户服务等诸多领域。 1.2研究意义 丰富的感觉能力与3D显示环境使得VR成为理想的视频游戏工具。由于在娱乐方面对VR的真实感要求不是太高，故近些年来VR在该方面发展最为迅猛。如Chicago（芝加哥）开放了世界上第一台大型可供多人使用的VR娱乐系统，其主题是关于3025年的一场未来战争；英国开发的称为“Virtuality”的VR游戏系统，配有HMD，大大增强了真实感；1992年的一台称为“Legeal Qust”的系统由于增加了人工智能功能，使计算机具备了自学习功能，大大增强了趣味性及难度，使该系统获该年度VR产品奖。另外在家庭娱乐方面VR也显示出了很好的前景。 ??作为传输显示信息的媒体，VR在未来艺术领域方面所具有的潜在应用能力也不可低估。VR所具有的临场参与感与交互能力可以将静态的艺术（如油画、雕刻等）转化为动态的，可以使观赏者更好地欣赏作者的思想艺术。另外，VR提高了艺术表现能力，如一个虚拟的音乐家可以演奏各种各样的乐器，手足不便的人或远在外地的人可以在他生活的居室中去虚拟的音乐厅欣赏音乐会等等。对艺术的潜在应用价值同样适用于教育，如在解释一些复杂的系统抽象的概念如量子物理等方面，VR是非常有力的工具，Lofin等人在1993年建立了一个“虚拟的物理实验室”，用于解释某些物理概念，如位置与速度，力量与位移等。 1.3研究现状 1998年，由布勒合唱团Blur主唱戴蒙Damon Albarn以及知名漫画艺术家杰米Jamie Hewlett策划主脑的「街头霸王Gorillaz」第一次和世人见面；12年后，团长兼贝斯手魔头（Murdoc Niccals）、主唱阿D（2D）、吉他手小麵（Noodle）、鼓手洛胖（Russel Hobbs）等四名团员，不但被金氏世界纪录认证为「地球上最成功的虚拟乐团」，所发行过的两张录音室专辑，《同名专辑Gorillaz》（2001）和《恶灵古堡Demon Days》（2005），更在全球缔造超过1700万张的惊人销售，并创下〈Clint Eastwood〉、〈Feel Good Inc.〉、〈Dare〉、〈Dirty Harry〉...等多首排行单曲，其中〈Dare〉更风光站上全英国冠军！ ??? 在音乐上，街头霸王的创意不断进化，而他们的音乐录影带，除了荣登全球音乐频道首选之林，当然，也为他们拿下多项奖座。不过，近年来，街头霸王更爱游走在虚实之间！2005年，四名虚拟团员先在英国曼彻斯特举办「恶灵古堡，来真的Demon Days Live」，和当时参与《Demon Days》专辑制作的合作歌手们，共同完成多场现场演出。2006年初，街头霸王率领100位儿童所组成的合唱团，为全英音乐奖颁奖典礼做开场表演；同年四月，街头霸王与87位音乐家（其中包括朱丽亚学校的弦乐四重奏与哈林福音合唱团），在美国纽约的哈林传奇阿波罗剧院，带来连续五个晚上的精采演出；而随后的全美葛莱美音乐奖颁奖典礼，四名团员和流行天后Madonna、虚实合一的开场表演，更是吓掉所有观眾的下巴。至此，江湖上开始传出，将有一笔可观的好莱坞热钱，将邀约街头霸王拍摄大银幕电影作品！但是，自从2006年，团员小麵在单曲〈El Mañana〉音乐录影带中、被飞弹炸伤后，街头霸王已经将近四年没有发表新的音乐。 ?????? 从《Gorillaz》里的超时空建筑到《Demon Days》里的天空之城，这次街头霸王新辑的活动场景竟落在南太平洋的尼莫点（Point Nemo：海上距离陆地最远地方），一座外观宛如漂浮小岛的秘密海角基地，并取名为《天涯海胶Plastic Beach》！在这座刚刚浮出水面的全新舞台上，立刻涌入多位知名音乐人不只义气、也有意义的情义相挺！包括The Velvet Underground当中的灵魂人物庞克教父Lou Reed、美国西岸嘻哈乐界霸主史努比狗狗Snoop Dogg、英国摇滚乐队The Fall主唱Mark E Smith、来自纽约长岛的三人饶舌组合De La Soul、嘻哈创作达人Mos Def、灵魂乐教父Bobby Womack。除此之外还有阿拉伯国家管乐团The National Orchestra Of Arabic Music以及催眠铜管乐团Hypnotic Brass Ensemble，加上芝加哥九人编制爵士／嘻哈组合Chicago-Based Nine-Piece Jazz / Hip-Hop Group的加入。而更令人兴奋的是，传奇庞克乐团The Clash的首席吉他手Mick Jones、贝斯手Paul Simonon，也同时出现在这次的作品当中。史上首次水面大爆走即将开跑，街头霸王的秘密海角基地已浮出水面！在第三张原创专辑《Plastic Beach》中的16首全新歌曲，横跨流行音符、饶舌嘻哈、灵魂乐、摇滚与电子音乐...等既有音乐范畴，而这段从天边到海「胶」的音乐旅程，也将超越人类的想像界限。在这天涯海胶的秘密基地里，你将看见街头霸王绘制一幅以人类为主题的寓言式图画，而印入眼帘的，将是浪费、破坏、消费主义、孤立、以及堕落等人性真实面。 1.4? 本文的研究内容及章节安排 本文将利用opengl虚拟技术来研究设计一个简单的虚拟交响乐音乐中心软件，主要实现一到两种乐器的模拟。章节安排如下：第一章? 介绍课题的研究背景意义和研究现状第二章? 介绍软件的开发平台和工具第三章? 主要介绍关键技术第四章? 具体阐述软件的设计及实现第五章? 软件测试