OSG学习：几何对象的绘制（二）——简易房屋

亦凉 2022-05-23 05:22 375阅读 0赞

> 以下内容来自： 
> 
> 1、《OpenSceneGraph三维渲染引擎编程指南》肖鹏 刘更代 徐明亮 清华大学出版社 
> 
> 2、《OpenSceneGraph三维渲染引擎设计与实践》王锐 钱学雷 清华大学出版社
> 
> 3、自己的总结

> OSG中类的继承关系等见**[OSG学习：OSG组成（二）——场景树][OSG_OSG]。**
> 
> [下载完整工程OSG\_4\_GeometryHouse][OSG_4_GeometryHouse]
> 
> 创建C++项目后，首先需要配置OSG环境，具体步骤看[OSG学习：WIN10系统下OSG+VS2017编译及运行][OSG_WIN10_OSG_VS2017]第六步：新建OSG项目测试。

**绘制一个人字顶的简易房屋：**

// stdafx.h
    
    #include <osg/Geode>
    #include <osg/Geometry>
    
    #include <osgViewer/Viewer>
    #include <osgDB/ReadFile>
    
    //osgUtil工具类库，提供通用的共用类，用于操作场景图形及内容，如更新、裁剪、遍历、数据统计及场景图的一些优化。包括Delaunay三角面绘制功能、法线生成功能等。
    //SmoothingVisitor 生成法线
    #include <osgUtil/SmoothingVisitor>
    #include <osg/Texture2D>

//.cpp
    
    #include "stdafx.h"
    
    /*创建房屋墙体部分
    由于房屋为人字顶，因此由10个顶点组成，每个顶点都有对应的法线和纹理坐标，以便正确地实现光照和纹理贴图效果
    使用QUAD_STRIP的方式将顶点连接为四边形条带图元
    */
    osg::Drawable *createHouseWall()
    {
    	//创建顶点数组，逆时针添加
    	osg::ref_ptr<osg::Vec3Array> vertices = new osg::Vec3Array;
    	//添加数据
    	vertices->push_back(osg::Vec3(0.0, 0.0, 4.0)); //0
    	vertices->push_back(osg::Vec3(0.0, 0.0, 0.0)); //1
    	vertices->push_back(osg::Vec3(6.0, 0.0, 4.0)); //2
    	vertices->push_back(osg::Vec3(6.0, 0.0, 0.0)); //3
    	vertices->push_back(osg::Vec3(6.0, 4.0, 4.0)); //4
    	vertices->push_back(osg::Vec3(6.0, 4.0, 0.0)); //5
    	vertices->push_back(osg::Vec3(0.0, 4.0, 4.0)); //6
    	vertices->push_back(osg::Vec3(0.0, 4.0, 0.0)); //7
    	vertices->push_back(osg::Vec3(0.0, 0.0, 4.0)); //8
    	vertices->push_back(osg::Vec3(0.0, 0.0, 0.0)); //9
    												   
    	//创建顶点法线数组
    	osg::ref_ptr<osg::Vec3Array> normals = new osg::Vec3Array(10);
    	//添加数据
    	(*normals)[0].set(osg::Vec3(-0.707, -0.707, 0.0)); //0
    	(*normals)[1].set(osg::Vec3(-0.707, -0.707, 0.0)); //1
    	(*normals)[2].set(osg::Vec3(0.707, -0.707, 0.0)); //2
    	(*normals)[3].set(osg::Vec3(0.707, -0.707, 0.0)); //3
    	(*normals)[4].set(osg::Vec3(0.707, 0.707, 0.0)); //4
    	(*normals)[5].set(osg::Vec3(0.707, 0.707, 0.0)); //5
    	(*normals)[6].set(osg::Vec3(-0.707, 0.707, 0.0)); //6
    	(*normals)[7].set(osg::Vec3(-0.707, 0.707, 0.0)); //7
    	(*normals)[8].set(osg::Vec3(-0.707, -0.707, 0.0)); //8
    	(*normals)[9].set(osg::Vec3(-0.707, -0.707, 0.0)); //9
    	
    	//或者按下面方式添加数据 set重载
    	//(*normals)[0].set(-0.707, -0.707, 0.0); //0
    	//(*normals)[1].set(-0.707, -0.707, 0.0); //1
    	//(*normals)[2].set(0.707, -0.707, 0.0); //2
    	//(*normals)[3].set(0.707, -0.707, 0.0); //3
    	//(*normals)[4].set(0.707, 0.707, 0.0); //4
    	//(*normals)[5].set(0.707, 0.707, 0.0); //5
    	//(*normals)[6].set(-0.707, 0.707, 0.0); //6
    	//(*normals)[7].set(-0.707, 0.707, 0.0); //7
    	//(*normals)[8].set(-0.707, -0.707, 0.0); //8
    	//(*normals)[9].set(-0.707, -0.707, 0.0); //9
    	
    	//或者按下面的方式进行定义并添加数据 	动态数组
    	//osg::ref_ptr<osg::Vec3Array> normals = new osg::Vec3Array;
    	添加数据
    	//normals->push_back(osg::Vec3(-0.707, -0.707, 0.0)); //0
    	//normals->push_back(osg::Vec3(-0.707, -0.707, 0.0)); //1
    	//normals->push_back(osg::Vec3(0.707, -0.707, 0.0)); //2
    	//normals->push_back(osg::Vec3(0.707, -0.707, 0.0)); //3
    	//normals->push_back(osg::Vec3(0.707, 0.707, 0.0)); //4
    	//normals->push_back(osg::Vec3(0.707, 0.707, 0.0)); //5
    	//normals->push_back(osg::Vec3(-0.707, 0.707, 0.0)); //6
    	//normals->push_back(osg::Vec3(-0.707, 0.707, 0.0)); //7
    	//normals->push_back(osg::Vec3(-0.707, -0.707, 0.0)); //8
    	//normals->push_back(osg::Vec3(-0.707, -0.707, 0.0)); //9
    
    
    	//创建纹理坐标 也可以用和上面相同的方式定义
    	osg::ref_ptr<osg::Vec2Array> texcoords = new osg::Vec2Array(10);
    	//添加数据
    	(*texcoords)[0].set(0.0, 1.0);
    	(*texcoords)[1].set(0.0, 0.0);
    	(*texcoords)[2].set(0.3, 1.0);
    	(*texcoords)[3].set(0.3, .0);
    	(*texcoords)[4].set(0.5, 1.0);
    	(*texcoords)[5].set(0.5, 0.0);
    	(*texcoords)[6].set(0.8, 1.0);
    	(*texcoords)[7].set(0.8, 0.0);
    	(*texcoords)[8].set(1.0, 1.0);
    	(*texcoords)[9].set(1.0, 0.0);
    
    	//创建一个几何对象
    	osg::ref_ptr<osg::Geometry> houseWall = new osg::Geometry;
    	//设置顶点数据、纹理坐标、法线数组
    	houseWall->setVertexArray(vertices.get());
    	houseWall->setTexCoordArray(0, texcoords.get());
    	houseWall->setNormalArray(normals.get());
    	//设置法线的绑定方式为每个属性与一个图元组相绑定，该方法自动设置使用glBegin()/glEnd()的慢速通道进行绘制
    	houseWall->setNormalBinding(osg::Geometry::BIND_PER_VERTEX);
    	//添加图元，多段四边形条带，即一系列四边形
    	houseWall->addPrimitiveSet(new osg::DrawArrays(osg::DrawArrays::QUAD_STRIP, 0, 10));
    	//设置纹理贴图
    	//C++项目的当前目录为vcproj工程文件目录
    	houseWall->getOrCreateStateSet()->setTextureAttributeAndModes(0, new osg::Texture2D(osgDB::readImageFile("../wall.bmp")));
    
    	return houseWall.release();
    }
    
    /*创建人字顶部分
    人字顶由6个顶点组成
    使用颜色数组替代纹理，表达顶面的绘制效果
    */
    osg::Drawable *createHouseRoof()
    {
    	//创建顶点数组，逆时针添加
    	osg::ref_ptr<osg::Vec3Array> vertices = new osg::Vec3Array;
    	//添加数据
    	vertices->push_back(osg::Vec3(-0.2, -0.5, 3.5)); //0
    	vertices->push_back(osg::Vec3(6.2, -0.5, 3.5)); //1
    	vertices->push_back(osg::Vec3(0.8, 2.0, 6.0)); //2
    	vertices->push_back(osg::Vec3(5.2, 2.0, 6.0)); //3
    	vertices->push_back(osg::Vec3(-0.2, 4.5, 3.5)); //4
    	vertices->push_back(osg::Vec3(6.2, 4.5, 3.5)); //5
    
    	//绘图基元为多段四边形条带
    	osg::ref_ptr<osg::DrawArrays> roof = new osg::DrawArrays(osg::DrawArrays::QUAD_STRIP, 0, 6);
    	//绘图基元为三角形
    	osg::ref_ptr<osg::DrawElementsUInt> roofSide = new osg::DrawElementsUInt(osg::DrawElementsUInt::TRIANGLES, 6);
    	(*roofSide)[0] = 0;
    	(*roofSide)[1] = 2;
    	(*roofSide)[2] = 4;
    	(*roofSide)[3] = 5;
    	(*roofSide)[4] = 3;
    	(*roofSide)[5] = 1;
    
    	//创建屋顶颜色数组
    	osg::ref_ptr<osg::Vec4Array> colors = new osg::Vec4Array;
    	//添加数据
    	colors->push_back(osg::Vec4(0.25, 0.0, 0.0, 1.0));
    
    	//创建一个几何体对象
    	osg::ref_ptr<osg::Geometry> houseRoof = new osg::Geometry;
    	//设置顶点数据、颜色数组
    	houseRoof->setVertexArray(vertices.get());
    	houseRoof->setColorArray(colors.get());
    	//设置颜色的绑定方式为一个属性与所有顶点绑定
    	houseRoof->setColorBinding(osg::Geometry::BIND_OVERALL);
    	//添加图元
    	houseRoof->addPrimitiveSet(roof.get());
    	houseRoof->addPrimitiveSet(roofSide.get());
    	//由于顶面的法线计算比较复杂，这里使用OSG自带的快速法线生成工具osgUtil::SmoothingVisitor
    	osgUtil::SmoothingVisitor smv;
    	smv.smooth(*houseRoof);
    	return houseRoof.release();
    }
    
    
    int main(int argc, char **argv)
    {
    	//将房屋和墙体整合到一个叶节点中进行渲染
    	osg::ref_ptr<osg::Geode> geode = new osg::Geode;
    	geode->addDrawable(createHouseWall());
    	geode->addDrawable(createHouseRoof());
    
    	osgViewer::Viewer viewer;
    
    	viewer.setSceneData(geode.get());
    	return viewer.run();
    }

运行程序，可得到图一的房屋，及图二的控制台界面显示：

![20180607202737174][]

![20180607202703881][]

对比上一个例子：[几何图像的绘制——四边形][Link 1]，可以看到这个例子在结构和定义上都进行了一定的改变：

1）定义数组数据和添加数据的方法有两种：

动态数组：

osg::ref_ptr<osg::Vec3Array> vertices = new osg::Vec3Array;

静态数组：

osg::ref_ptr<osg::Vec3Array> normals = new osg::Vec3Array(10);

它们对应的添加数据的方法也不同：

动态数组添加方式有两种，set具有函数重载的属性：

(*normals)[0].set(osg::Vec3(-0.707, -0.707, 0.0));
    (*normals)[0].set(-0.707, -0.707, 0.0);

静态数组的添加方式为：

normals->push_back(osg::Vec3(0.707, -0.707, 0.0));

对于动态数组与静态数组的优缺点，我不懂C，但结合我对C\#的理解，我认为在C中：

对于已知长度，且长度不会改变的数据来说，创建静态数组更好，因为静态数组创建方便，引用简单，不需要释放；

而对于动态数组，虽然使用灵活，能根据需要动态分配大小，但创建麻烦，未避免内存泄漏必须由程序员自己释放（C\#有自动回收机制CC，但并不是用完立即回收，而是它觉得该回收时才回收，因此建议也手动释放），如果是固定长度则没必要使用它。

2）在[几何图像的绘制——四边形][Link 1]中，绘制几何体的步骤是：创建叶节点——创建几何体对象——创建顶点、添加数据、设置为几何体属性————创建其他相关数据并设置为几何体属性——在几何体上添加图元——将几何体添加到叶节点上；

而在这个几何图形中，绘制几何体的步骤是：创建顶点、添加数据——创建其他顶点并添加数据——创建几何体对象——把前面的数据依次设置为几何体属性——在几何体上添加图元；在总函数上创建叶节点——把几何体添加到叶节点上。

从上面两个步骤来看，第二个步骤要更符合结构组成一些，当然，到底使用什么步骤自己决定。

[OSG_OSG]: https://blog.csdn.net/u013719339/article/details/80340849
[OSG_4_GeometryHouse]: https://github.com/Epulari/osg-exercise
[OSG_WIN10_OSG_VS2017]: https://blog.csdn.net/u013719339/article/details/78415685
[20180607202737174]: /images/20220523/90066b5ea5eb4a4e9dafa422f49f76bc.png
[20180607202703881]: /images/20220523/c1141213e8dc41e89765c45a2faff2a6.png
[Link 1]: https://blog.csdn.net/u013719339/article/details/80500732