OpenSceneGraph快速安装与入门教程:跨平台图形API详解

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"《OpenSceneGraph快速安装及学习》是一本由Paul Marz撰写,王锐和钱学雷翻译的入门指南,专为跨平台开源场景图形API——OpenSceneGraph的初学者设计。该书详细介绍了OpenSceneGraph的历史、安装过程、以及如何运行基本工具osgviewer,包括获取帮助、调整显示模式、环境变量设置、动画记录和编辑OSG程序等内容。书中着重探讨了场景图形的基本概念和特性,如内存管理、叶节点(Geode)与几何信息、组节点(Group)、变换节点(Transform)、细节层次节点(LOD)和开关节点(Switch),以及渲染状态和渲染属性。 在章节2中,作者深入讲解了如何建立一个场景图形,包括内存管理的关键概念,如Referenced类和ref_ptr<>模板类的使用,以及如何创建和组织叶节点、几何对象和节点间的父子关系。这部分内容突出了OpenSceneGraph的层次结构和节点间的关系管理。 此外,作者还介绍了渲染状态的管理和渲染属性,这些都是构建复杂图形场景时必不可少的技术。通过这些章节的学习,读者能够建立起对OpenSceneGraph的基本理解,并开始构建自己的图形应用。 本书适合想要踏入场景图形开发领域的读者,无论是对于想要了解OpenSceneGraph的开发者,还是希望提升自己图形编程技能的专业人员,都是一份宝贵的参考资料。"
2012-05-29 上传
目 录 第1章 OpenSceneGraph概述 1 1.1 OpenSceneGraph简介 2 1.1.1 什么是OpenSceneGraph 2 1.1.2 OpenSceneGraph的历史和发展 2 1.1.3 OSG中国 3 1.1.4 OSG组成模块 3 1.2 开发的预备知识 5 1.3 OSG的安装及编译 6 1.3.1 OSG的获取及安装 6 1.3.2 编译OSG 7 1.3.3 OSG邮件列表 13 1.4 OSG基础 14 1.4.1 开发环境设置 14 1.4.2 OSG中的HelloWorld工程 14 1.4.3 OSG实用工具——场景浏览器osgViewer 17 1.4.4 OSG实用工具——版本信息查看器 osgVersion 21 1.4.5 OSG实用工具——场景图形压缩归档工具 osgArchive 21 1.4.6 OSG实用工具——数据转换工具 osgConv 23 第2章 OpenSceneGraph数学基础 27 2.1 坐标系统 28 2.2 坐标系变换 29 2.2.1 世界坐标系-物体坐标系变换 30 2.2.2 物体坐标系-世界坐标系变换 30 2.2.3 世界坐标系-屏幕坐标系变换 32 2.3 向量、矩阵及四元数 34 2.3.1 向量 34 2.3.2 矩阵 35 2.3.3 四元数 36 2.3.4 矩阵与四元数之间的转换 37 第3章 场景的组织及渲染 41 3.1 OSG场景树 42 3.1.1 OSG场景树节点 42 3.1.2 OSG中的父节点与子节点 42 3.2 Geode 43 3.2.1 Billboard节点 43 3.2.2 布告板示例 44 3.3 Group 48 3.3.1 位置变换节点 48 3.3.2 位置变换节点示例 49 3.3.3 矩阵变换节点 50 3.3.4 矩阵变换节点示例 51 3.3.5 自动对齐节点 53 3.3.6 自动对齐节点示例 53 3.3.7 开关节点 56 3.3.8 开关节点示例 57 3.3.9 细节层次节点 58 3.3.10 细节层次节点示例 59 3.3.11 分页细节层次节点 61 3.3.12 分页细节层次节点示例 61 3.3.13 替代节点 63 3.3.14 替代节点示例 64 3.3.15 遮挡裁剪节点 66 3.3.16 遮挡裁剪节点示例 67 3.3.17 坐标系节点 70 3.3.18 坐标系节点示例 71 3.4 场景中节点的拷贝—— osg::CopyOp类 73 3.4.1 自定义场景拷贝示例(一) 73 3.4.2 自定义场景拷贝示例(二) 79 第4章 OSG中几何体的绘制 83 4.1 场景基本绘图类 84 4.2 基本几何体的绘制 86 4.2.1 几何体类 86 4.2.2 基本几何体绘制示例 87 4.2.3 索引绑定几何体绘制示例 90 4.3 使用OSG中预定义的几何体 93 4.3.1 osg::Shape类 93 4.3.2 osg::ShapeDrawable类 94 4.3.3 网格化类 94 4.3.4 预定义几何体示例 95 4.4 多边形分格化 97 4.5 几何体操作 101 4.5.1 简化几何体 102 4.5.2 简化几何体示例 102 4.5.3 Delaunay三角网绘制 104 4.5.4 Delaunay三角网绘制示例 105 4.5.5 三角带绘制 107 4.5.6 三角带绘制示例 108 4.5.7 生成顶点法向量 111 4.5.8 生成顶点法向量示例 112 第5章 渲染状态、纹理与光照 115 5.1 渲染状态 116 5.1.1 osg::StateSet类 116 5.1.2 渲染属性和渲染模式 117 5.1.3 状态继承 118 5.1.4 渲染状态示例 119 5.2 纹理映射 121 5.2.1 二维纹理映射 123 5.2.2 二维纹理映射示例 126 5.2.3 多重纹理映射 129 5.2.4 多重纹理映射示例 129 5.2.5 Mipmap纹理映射 131 5.2.6 Mipmap纹理映射示例 132 5.2.7 TextureRectangle纹理映射 138 5.2.8 TextureRectangle纹理映射示例 139 5.2.9 自动生成纹理坐标 142 5.2.10 自动生成纹理坐标示例 142 5.2.11 计算纹理坐标 144 5.2.12 计算纹理坐标示例 145 5.2.13 立方图纹理 149 5.2.14 立方图纹理示例 150 5.2.15 渲染到纹理 155 5.2.16 渲染到纹理示例 155 5.2.17 一维纹理 162 5.2.18 一维纹理示例 162 5.2.19 三维纹理映射 164 5.2.20 三维纹理映射示例 166 5.3 光照 171 5.3.1 osg::Light类 171 5.3.2 osg::LightSource类 172 5.3.3 场景中使用光源 173 5.3.4 简单光源示例 174 5.3.5 聚光灯示例 176 5.4 材质 182 5.4.1 材质类 182 5.4.2 材质类示例 184 第6章 文件的读写 187 6.1 OSG支持的文件格式 188 6.1.1 三维模型文件格式 188 6.1.2 图片及视频文件格式 189 6.1.3 打包及网络传输格式 189 6.1.4 字体文件格式 190 6.1.5 伪插件文件格式 190 6.1.6 .osg文件和.ive文件 190 6.2 文件读取的流程 191 6.2.1 osgDB库 191 6.2.2 文件的读取与保存 191 6.2.3 文件读写示例 192 6.2.4 文件读写进度 194 6.2.5 文件读取进度示例 195 6.3 插件的工作机制 198 6.3.1 插件的搜索和注册 198 6.3.2 osgArchive读写流程 199 6.3.3 自定义文件插件 200 6.3.4 自定义文件格式读写插件示例 202 6.4 读写中文文件名及中文路径问题 206 6.5 osgEXP导出文件 209 第7章 场景图形的工作机制 213 7.1 内存管理 214 7.1.1 Referenced类 214 7.1.2 ref_ptr模板类 214 7.1.3 智能指针 215 7.2 访问器机制 215 7.2.1 访问器设计模式 215 7.2.2 osg::NodeVisitor类 216 7.2.3 顶点访问器示例 217 7.2.4 纹理访问器示例 220 7.2.5 节点访问器示例 223 7.3 回调机制 227 7.3.1 osg::NodeCallback类 227 7.3.2 节点回调示例 228 7.3.3 事件回调示例 230 7.3.4 文件读取回调示例 232 7.4 数据变量 235 第8章 场景图形管理 237 8.1 视图与相机 238 8.1.1 osg::Camera类 238 8.1.2 裁剪平面示例(一) 243 8.1.3 裁剪平面示例(二) 244 8.1.4 单视图与相机 246 8.1.5 宽屏变形示例 247 8.1.6 单视图多相机渲染示例 249 8.1.7 多视图与相机 252 8.1.8 多视图相机渲染示例 253 8.1.9 多视图多窗口渲染示例 257 8.2 场景交互与场景漫游 259 8.2.1 osgGA库 259 8.2.2 键盘事件消息处理 261 8.2.3 抓图示例 262 8.2.4 场景漫游 265 8.2.5 自定义操作器场景漫游示例 266 8.2.6 路径漫游 275 8.2.7 路径漫游示例 276 8.3 交运算与对象选取 277 8.3.1 交运算 278 8.3.2 显示位置及拾取示例 280 8.3.3 对象选取示例 285 第9章 OSG文字 289 9.1 osgText 290 9.1.1 osgText::Text类 290 9.1.2 osgText::Font类 293 9.1.3 显示汉字示例 294 9.1.4 各种文字效果(边框、阴影及颜色倾斜) 示例 296 9.1.5 HUD显示汉字示例 300 9.1.6 渐变文字 303 9.1.7 渐变文字示例 304 9.2 osgText3D 306 9.2.1 osgText::Text3D类 307 9.2.2 3D汉字显示示例 307 第10章 OSG动画与声音 311 10.1 路径动画 312 10.1.1 osg::AnimationPath类 312 10.1.2 osg::AnimationPathCallback类 314 10.1.3 路径动画控制及显示示例 314 10.1.4 路径的导出示例 318 10.1.5 路径的导入示例 321 10.2 帧动画 323 10.2.1 osg::Sequence类 324 10.2.2 帧动画显示与控制示例 325 10.3 骨骼动画osgCal 329 10.3.1 Cal3D简介及Cal3D导出 329 10.3.2 编译osgCal 330 10.3.3 骨骼动画osgCal示例 331 10.4 三维立体声音osgAL 336 10.4.1 OpenAL简介 336 10.4.2 osgAL编译 337 10.4.3 osgAL声音播放示例 338 10.4.4 osgAL声音动态加载及播放示例 343 第11章 OSG粒子系统与阴影 351 11.1 粒子系统 352 11.1.1 粒子系统的主要模块 352 11.1.2 粒子系统的模拟过程 354 11.1.3 雾效模拟示例 354 11.1.4 雪效模拟示例 357 11.1.5 雨效模拟示例 359 11.1.6 爆炸模拟示例 360 11.1.7 自定义粒子系统示例(一) 362 11.1.8 自定义粒子系统示例(二) 365 11.1.9 粒子系统的读取与保存 369 11.2 OSG阴影 372 11.2.1 osgShadow库 372 11.2.2 阴影示例 374 第12章 osgFX扩展库及osgSim 扩展库 381 12.1 osgFX扩展库 382 12.1.1 异性光照特效 382 12.1.2 异性光照特效示例 383 12.1.3 凹凸贴图特效 384 12.1.4 凹凸贴图特效示例 386 12.1.5 卡通渲染特效 387 12.1.6 卡通渲染特效示例 388 12.1.7 刻线特效 390 12.1.8 刻线特效示例 390 12.1.9 立方图镜面高光特效 392 12.1.10 立方图镜面高光特效示例 393 12.2 osgSim扩展库 394 12.2.1 DOFTransform类 394 12.2.2 osgSim::Impostor类 397 12.2.3 osgSim::ImpostorSprite类 398 12.2.4 osgSim::MultiSwitch类 399 12.2.5 osgSim::OverlayNode类 400 12.2.6 osgSim::VisibilityGroup类 402 第13章 OSG地形与地理信息 403 13.1 VirtualPlanetBuilder 404 13.1.1 VirtualPlanetBuilder简介 404 13.1.2 编译与参数说明 407 13.1.3 使用实例及说明 411 13.2 海量地形生成解决方案 412 13.3 osgGIS 414 13.3.1 osgGIS简介 414 13.3.2 osgGIS编译 414 13.4 osgGIS实用工具 415 13.4.1 osggis_build 415 13.4.2 osggis_mapper 416 13.4.3 osggis_makelayer 416 13.4.4 osggis_simple 418 13.4.5 osggis_viewer 419 13.5 GIS坐标系 419 13.5.1 GIS中坐标系的定义 419 13.5.2 地理坐标系与投影坐标系 420 参考文献 423
2008-01-09 上传
OpenSceneGraph快速入门指导本书是一本对于OpenSceneGraph(OSG)的简明介绍。OSG 是一个跨平台的开源场景图形程序开发接口(API)。本书特别地针对OSG 1.3 的版本。OSG在3D 应用程序的层级中扮演着重要的角色。它作为中间件(middleware)为应用软件提供了各种高级渲染特性,IO,以及空间结构组织函数;而更低层次的OpenGL 硬件抽象层(HAL)实现了底层硬件显示的驱动。一直以来,OSG 都是以源代码作为可阅读的文档资料。OSG 的发布版本中包含了一些示例程序,用于介绍各种不同渲染效果的实现,以及OSG 与终端用户软件的集成方法。有相当部分的开发者可以通过这些示例程序,以及使用调试工具深入了解OSG 的核心,成长为熟练的OSG API 程序员。尽管根据以往的经验,源代码足可起到编程文档的作用,但是它仍然不能替代正式格式的编程文档。图形和表格是编程手册中常见的易于理解的教学工具,但是它们在源代码中几乎无法体现。正因为OSG 的迅速发展和愈发复杂的体系,对于它的新用户来说,在缺乏参考文档的情况下学习OSG 所需的时间也就越长,这是我们所不愿看到的。事实上,在这本书面世以前,由于编程文档的匮乏,一部分开发者已经对OSG 的成熟性和稳定性产生了疑问,怀疑它是否能胜任专业级应用程序的开发工作。2006 年中期,Don Burns 和Robert Osfield 认识到了编写OSG 书籍的重要性。Don 的客户之一,计算机图形系统开发公司(CGSD),要求编写一定量的OSG图书和文档。Don 将这一文档开发工作转交给Paul Martz,而Robert 则建议第一本OSG 的书籍应当是免费且通俗易懂的。因此,《OpenSceneGraph 快速入门指导》诞生了。这本书是一个简短的编程指南,它介绍了基本和核心的OSG API函数。它同时也是一系列计划出版的OSG 书籍的第一部,OSG 的文档将随着这个系列的发行而逐渐完善。《OpenSceneGraph 快速入门指导》的编写目的如下。