美国海军(NPS)OpenSceneGraph教程详解

4星 · 超过85%的资源需积分: 0 180 浏览量更新于2024-07-24 收藏 1.01MB PDF 举报

"美国海军(NPS)的OSG教程涵盖了OpenSceneGraph的多个核心概念和技术，包括几何体绘制、纹理应用、渲染状态管理、模型加载、相机操作、文本与抬头显示、节点控制、键盘输入处理、着色器编程、交集测试、粒子系统以及节点遮掩等。教程通过详细讲解和实例，帮助学习者掌握OSG的基本用法和高级功能。" OpenSceneGraph（OSG）是一个开源的3D图形库，被广泛用于科学可视化、游戏开发和虚拟现实等领域。这个NPS教程旨在帮助用户深入理解OSG的工作原理和实践技巧。 1. **几何体绘制**：教程首先介绍了如何使用OSG创建基本的几何形状，如点、线、多边形等，以及如何自定义更复杂的几何体。这些几何体可以通过OpenGL基元构建，或者使用OSG内置的几何类，如Box、Sphere等。 2. **纹理应用**：通过StateSet，学习者可以将纹理映射到几何体表面，增加视觉效果。StateSet是OSG中用于管理渲染状态的对象，可以设置材质、纹理、光照等属性。 3. **渲染状态和StateSet**：StateSet的工作流程涉及到如何设置和组合不同的渲染状态，以控制物体的渲染方式。 4. **模型加载**：教程展示了如何从外部文件加载3D模型，并将其插入到场景中。OSG支持多种文件格式，如OBJ、DAE等。 5. **相机操作**：教程详细讲解了相机的设置和控制，包括固定位置、跟随节点、环绕场景以及获取节点的世界坐标位置等方法。 6. **osgText和抬头显示(HUD)**：这部分教用户如何添加文本元素，如抬头显示，以及如何使用RenderBin进行特定的渲染顺序控制。 7. **节点控制**：包括查找、控制开关节点和DOF（自由度）节点，以及使用更新回调动态修改模型。 8. **键盘输入处理**：通过实现回调函数，学习者可以响应用户的键盘输入，实现交互式应用。 9. **着色器编程**：教程涵盖了OpenGL顶点着色器和片元着色器的使用，以及如何传递变量数据和更新着色器程序。 10. **交集测试**：这部分讲解了如何检测物体之间的碰撞，这对于交互式应用和物理模拟至关重要。 11. **粒子系统**：OSG提供了粒子系统来创建各种特效，如烟雾、火花等。教程还涉及粒子系统的保存和读取。 12. **节点遮掩**：这部分介绍了如何使用OSG的节点遮掩功能，控制场景中哪些部分可见，哪些部分不可见。通过这个全面的教程，学习者不仅可以了解OSG的基本使用，还能掌握高级的3D图形编程技术，为创建复杂、交互式的3D应用程序打下坚实基础。

13 / 80

// 创建程序窗口并启动工作线程

viewer.realize();

// 进入仿真循环。在用户按下 ESC 键之前，viewer.done()都会返回 false。

// 用户也可以使用自己的键盘/鼠标事件处理器来替换缺省的处理器

while( !viewer.done() )

{

//执行新的一帧，其中封装了以下几种 Viewer 类操作：

// advance()通知程序向前移动一帧

// eventTraversal()收集事件并传递给事件处理器和回调

// updateTraversal()用于调用更新回调

// renderingTraversals()负责同步所有的渲染线程，并分配拣选，绘制和交换缓存

viewer.frame();

}

现在我们可以编译和运行上面的代码了（注意代码的调用格式，还有 main 函数是否已经添加了）。在运行时按

下 h 键将触发帮助菜单。按下 ESC 可以退出程序。

第六课 osgText，抬头显示（HUD），渲染元（RenderBin）

目标 ¶

向场景添加文字 - 包括抬头显示信息（HUD）样式的文字，以及放置于场景中的文字。

概述： ¶

Text 文字类派生自 Drawable 类。换句话说，文字类的实例可以被添加到 Geode 中，并作为几何体渲染。Text 类

的方法列表请参照 API 参考文档。此外，“Example osgtext”中也演示了各种方法的使用。本教程仅仅提供对 Text

类各种功能的简单介绍。绘制 HUD 包括两个基本概念：

1. 创建一个子树，其顶层节点设置了适当的投影和模型矩阵。

2. 将 HUD 子树的几何体关联到适当的渲染元（RenderBin），以确保 HUD 几何体在场景图形的其余部分全

部渲染完毕后才进行渲染。

用于渲染 HUD 的子树包括了一个投影矩阵和一个模型矩阵。我们使用水平和垂直范围等于屏幕尺寸的正交投影

矩阵，以保证文字坐标与像素坐标相等。为了保证模型正确，我们还需要使用单位矩阵作为模型观察矩阵。

渲染 HUD 时，我们需要将文字几何体关联到特定的渲染元（RenderBin）中。后者允许用户指定几何体绘制的顺

序。这样我们就可以确保 HUD 几何体是在场景的最后进行渲染的。

代码 ¶

首先，我们声明所需的变量：osg::Text 和 osg::Projection 对象

osg::Group* root = NULL;

osg::Node* tankNode = NULL;

osg::Node* terrainNode = NULL;

osg::PositionAttitudeTransform* tankXform;

//HUD 几何体的叶节点

osg::Geode* HUDGeode = new osg::Geode();

// 用于作 HUD 显示的 Text 实例

osgText::Text* textOne = new osgText::Text();

14 / 80

// 这个文字实例将跟随坦克显示

osgText::Text* tankLabel = new osgText::Text();

// 投影节点用于定义 HUD 的视景体（view frustrum）

osg::Projection* HUDProjectionMatrix = new osg::Projection;

从文件中读取模型，并设置场景图形的结构，参见前一章教程。

// 初始化根节点

root = new osg::Group();

osgDB::FilePathList pathList = osgDB::getDataFilePathList();

pathList.push_back

("C:\\Projects\\OpenSceneGraph\\OpenSceneGraph-Data\\NPSData\\Models\\T72-Tank\\");

pathList.push_back

("C:\\Projects\\OpenSceneGraph\\OpenSceneGraph-Data\\NPSData\\Models\\JoeDirt\\");

pathList.push_back

("C:\\Projects\\OpenSceneGraph\\OpenSceneGraph-Data\\NPSData\\Textures\\");

osgDB::setDataFilePathList(pathList);

// 读入模型并关联到节点

tankNode = osgDB::readNodeFile("t72-tank_des.flt");

terrainNode = osgDB::readNodeFile("JoeDirt.flt");

// 初始化位置变换节点，用于放置坦克模型

tankXform = new osg::PositionAttitudeTransform());

tankXform->setPosition( osg::Vec3d(5,5,8) );

// 构件场景。将地形节点和位置变换节点关联到根节点

root->addChild(terrainNode);

root->addChild(tankXform);

tankXform->addChild(tankNode);

下一步，设置场景显示 HUD 文字。这里我们向场景中添加一个子树，其顶层节点使用投影和模型观察矩阵。

// 将投影矩阵添加到根节点。投影矩阵的水平和垂直范围与屏幕的尺寸

// 相同。因此该节点子树中的位置坐标将等同于像素坐标

HUDProjectionMatrix->setMatrix(osg::Matrix::ortho2D(0,1024,0,768));

// HUD 模型观察矩阵应使用单位矩阵

osg::MatrixTransform* HUDModelViewMatrix = new osg::MatrixTransform;

HUDModelViewMatrix->setMatrix(osg::Matrix::identity());

// 确保模型观察矩阵不会被场景图形的位置变换影响

HUDModelViewMatrix->setReferenceFrame(osg::Transform::ABSOLUTE_RF);

// 添加 HUD 投影矩阵到根节点，添加 HUD 模型观察矩阵到 HUD 投影矩阵。

// 模型观察矩阵节点的所有子节点都可以使用该投影矩阵进行视景

// 浏览，并使用模型观察矩阵来安置位置

root->addChild(HUDProjectionMatrix);

HUDProjectionMatrix->addChild(HUDModelViewMatrix);

现在我们设置几何体。我们创建一个与屏幕坐标对齐的四边形，并设置其颜色和纹理参数。

15 / 80

// 将包含 HUD 几何体的 Geode 节点作为 HUD 模型观察矩阵的子节点

HUDModelViewMatrix->addChild( HUDGeode );

// 设置 HUD 的四边形背景，并添加到 Geode 节点

osg::Geometry* HUDBackgroundGeometry = new osg::Geometry();

osg::Vec3Array* HUDBackgroundVertices = new osg::Vec3Array;

HUDBackgroundVertices->push_back( osg::Vec3( 0, 0,-1) );

HUDBackgroundVertices->push_back( osg::Vec3(1024, 0,-1) );

HUDBackgroundVertices->push_back( osg::Vec3(1024,200,-1) );

HUDBackgroundVertices->push_back( osg::Vec3( 0,200,-1) );

osg::DrawElementsUInt* HUDBackgroundIndices =

new osg::DrawElementsUInt(osg::PrimitiveSet::POLYGON, 0);

HUDBackgroundIndices->push_back(0);

HUDBackgroundIndices->push_back(1);

HUDBackgroundIndices->push_back(2);

HUDBackgroundIndices->push_back(3);

osg::Vec4Array* HUDcolors = new osg::Vec4Array;

HUDcolors->push_back(osg::Vec4(0.8f,0.8f,0.8f,0.8f));

osg::Vec2Array* texcoords = new osg::Vec2Array(4);

(*texcoords)[0].set(0.0f,0.0f);

(*texcoords)[1].set(1.0f,0.0f);

(*texcoords)[2].set(1.0f,1.0f);

(*texcoords)[3].set(0.0f,1.0f);

HUDBackgroundGeometry->setTexCoordArray(0,texcoords);

osg::Texture2D* HUDTexture = new osg::Texture2D;

HUDTexture->setDataVariance(osg::Object::DYNAMIC);

osg::Image* hudImage;

hudImage = osgDB::readImageFile("HUDBack2.tga");

HUDTexture->setImage(hudImage);

osg::Vec3Array* HUDnormals = new osg::Vec3Array;

HUDnormals->push_back(osg::Vec3(0.0f,0.0f,1.0f));

HUDBackgroundGeometry->setNormalArray(HUDnormals);

HUDBackgroundGeometry->setNormalBinding(osg::Geometry::BIND_OVERALL);

HUDBackgroundGeometry->addPrimitiveSet(HUDBackgroundIndices);

HUDBackgroundGeometry->setVertexArray(HUDBackgroundVertices);

HUDBackgroundGeometry->setColorArray(HUDcolors);

HUDBackgroundGeometry->setColorBinding(osg::Geometry::BIND_OVERALL);

HUDGeode->addDrawable(HUDBackgroundGeometry);

我们需要创建一个 osg::StateSet，并禁止深度测试（总是在屏幕上绘制），允许 Alpha 混合（使 HUD 背景透明），

以保证 HUD 的渲染正确。然后我们使用一个指定数字的渲染元来分配几何体在拣选遍历中的渲染顺序。代码如

下所示：

16 / 80

//设置渲染状态，使用上面定义的纹理

osg::StateSet* HUDStateSet = new osg::StateSet();

HUDGeode->setStateSet(HUDStateSet);

HUDStateSet->

setTextureAttributeAndModes(0,HUDTexture,osg::StateAttribute::ON);

//打开 GL_BLEND 混合模式（以保证 Alpha 纹理正确）

HUDStateSet->setMode(GL_BLEND,osg::StateAttribute::ON);

// 禁止深度测试，因此几何体将忽略已绘制物体的深度值，直接进行绘制

HUDStateSet->setMode(GL_DEPTH_TEST,osg::StateAttribute::OFF);

HUDStateSet->setRenderingHint( osg::StateSet::TRANSPARENT_BIN );

// 确认该几何题在最后进行绘制。渲染元（RenderBin）按照数字顺序执行渲染，因此我们设置一个较大

的数字值

HUDStateSet->setRenderBinDetails( 11, "RenderBin");

最后我们设置文字。由于 osg::Text 继承自 osg::Drawable，其实例可以作为 osg::Geode 实例的子节点添加到场景

中。

// 添加文字到 Geode 叶节点中

HUDGeode->addDrawable( textOne );

// 设置 HUD 文字的参数

textOne->setCharacterSize(25);

textOne->setFont("C:/WINDOWS/Fonts/impact.ttf");

textOne->setText("Not so good");

textOne->setAxisAlignment(osgText::Text::SCREEN);

textOne->setPosition( osg::Vec3(360,165,-1.5) );

textOne->setColor( osg::Vec4(199, 77, 15, 1) );

// 声明一个叶节点来保存坦克的标签文字

osg::Geode* tankLabelGeode = new osg::Geode();

// 将坦克标签添加到场景中

tankLabelGeode->addDrawable(tankLabel);

tankXform->addChild(tankLabelGeode);

// 设置坦克标签文字的参数，与坦克的坐标对齐，

// 这里使用 XZ_PLANE 保证文字与坦克的 XZ 平面对齐

tankLabel->setCharacterSize(5);

tankLabel->setFont("/fonts/arial.ttf");

tankLabel->setText("Tank #1");

tankLabel->setAxisAlignment(osgText::Text::XZ_PLANE);

// 设置文字渲染时包括一个对齐点和包围矩形

tankLabel->setDrawMode(osgText::Text::TEXT |

osgText::Text::ALIGNMENT |

osgText::Text::BOUNDINGBOX);

剩余79页未读，继续阅读

风一兮

粉丝: 0
资源: 3

美国海军(NPS)OpenSceneGraph教程详解

美国海军NPS OSG教程：OpenSceneGraph几何体与渲染

美国海军NPS OSG教程：OpenSceneGraph几何体绘制与应用

美国海军NPS OSG教程：几何体绘制与场景图形

美国海军NPS OSG教程：全面解锁几何绘制与高级功能

美国海军（NPS）的OSG教程

美国海军研究生学校NPS的OSG教程的源代码以及相关文件——OpenSceneGraph教程

美国海军NPS OpenSceneGraph教程：图形开发深度指南

美国海军(NPS)OpenSceneGraph(OSG)教程详解

OpenSceneGraph教程：美国海军NPS版

美国海军NPS的OpenSceneGraph几何建模教程

最新资源