RGL：R 的 OpenGL 套件

RGL 是一套 R 的套件，它可以讓使用者在 R 的環境下畫出高品質的 OpenGL 3D 圖形，更可以讓使用者透過滑鼠旋轉或放大圖形，即時的看到圖形的每個角度，用起來不輸 Matlab，對於有 3D 資料分析需求的使用者來說，相當方便！只是對一般使用者而言，想要使用他必須先熟悉 R 的語法，R 是一個開放原始碼的統計軟體，跟 S-plus 非常相似，但沒學過的人恐怕還是要花上一小段時間。

RGL 除了可以畫出 3D 的圖形外，也可以將資料以動畫的方式呈現，其實就是連續畫出每張影格，看起來就會有動畫的效果，使用者也可以將這個動畫以 GIF 檔的方式儲存下來，使用一般瀏覽器就可以看了。 以下示範如何使用 RGL 做出 3D 圖動畫，首先當然必須要先把 R 與 RGL 套件裝好。R 的安裝很簡單，直接上 R 的網站下載自動安裝檔裝起來就可以了，目前最新版是 2.8.0 版，懶得找的話就直接下載這個吧。裝完了 R 之後，再進入 R 的環境安裝 RGL。選擇「程式套件」->「安裝程式套件」。 首先選擇一個最近的的鏡像站，在台灣的人當然選擇「Taiwan」的最快。 接下來選擇要安裝的套件，這裡你可以看到所有 R 官方所提供的套件，數量非常的多，他是按照字母順序排的，找到我們要的「rgl」，按下確定之後，RGL 就會自動安裝了。 裝完了 R 與 RGL 之後，另一個要安裝的工具是 ImageMagick，他是在產生 GIF 動畫檔時要用的工具，若是你只要在 R 的環境中看動畫，不儲存成 GIF 檔的話，是可以不用安裝它的。安裝 Imagemagick 也很方便，直接上他的網站下在自動安裝檔安裝即可，懶得找就下載這個吧。在安裝完 ImageMagick 之後，R 必須關閉重新啟動，不然 R 會找不到剛裝進去的 ImageMagick！

所有的工具都裝了之後，接下來進入 R 的環境中開始畫圖，在 R 的環境中所有的操作都是透過指令。首先載入 RGL 套件。 library(rgl) 從內建的資料中選一筆要作為示範用的資料，這裡我們選擇 volcano 這筆資料，若是你對這筆資料有興趣，可以使用 help(volcano) 指令查詢。 data(volcano) 產生我們實際畫圖用的座標資料，這裡的 z 是一個矩陣，也就是實際上我們要畫的資料，而 x 與 y 是一維陣列，指定 z 中資料格點的位置，無法理解的話，等到圖畫出來之後，看圖應該比較快。 z <- 2 * volcano # Exaggerate the relief x <- 10 * (1:nrow(z)) # 10 meter spacing (S to N) y <- 10 * (1:ncol(z)) # 10 meter spacing (E to W) 產生出顏色的對應表，也就是決定每個點的顏色。 zlim <- range(y) zlen <- zlim[2] - zlim[1] + 1 colorlut <- terrain.colors(zlen) # height color lookup table col <- colorlut[ z-zlim[1]+1 ] # assign colors to heights 資料都準備好之後，就可以畫圖了。aspect=c(1.5,1,0.6) 是指定 x、y、z 軸的比例。 persp3d(x, y, z, color = col, aspect = c(1.5, 1, 0.6)) 圖畫出來之後，剩下的就是讓他動起來。這裡的 axis=c(0,0,1) 是讓圖形以 z 座標軸為軸旋轉，rpm=6 是轉速，duration=10 是動畫的時間。 play3d(spin3d(axis = c(0, 0, 1), rpm = 6), duration = 10) 而要把動畫存成 GIF 檔，也是使用類似的方式。movie="outputfile" 代表輸出的 GIF 檔案名稱，dir="C:\\outputdir" 是輸出的資料夾，把它換成你要存圖的資料夾路徑，記得路徑中的反斜線都要多打一個，不然 R 會把反斜線當跳脫字元。 movie3d(spin3d(axis = c(0, 0, 1), rpm = 6), duration = 10, movie = "outputfile", dir = "C:\\outputdir") 在把動畫存成 GIF 檔的時候，記得要把 RGL 繪圖的視窗放在不會被其他視窗遮住的位置，也就你要看得到你畫的 3D 圖在螢幕上轉，不然轉出來的 GIF 檔也會是被遮住的圖形。 RGL 除了在 Windows 上可以使用之外，在其他平台上(例如 Linux、Mac OS)也可以使用，使用的方法與指令也都相同。這些是在 Ubuntu Linux 上用 RGL 畫出來的圖形。 關於 R 更詳細的介紹，請參考 R 學習筆記。