节点的更新回调和位置姿态控制

ゝ一世哀愁。 2022-08-06 13:19 195阅读 0赞

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osgexample [http://dis.dankook.ac.kr/lectures/med08/?page=1][http_dis.dankook.ac.kr_lectures_med08_page_1]  
  
目的：通过本教程，学会将自定义节点添加入场景图，并控制节点在每一帧的运动。  
  
1、添加自定义节点  
OpenSceneGraph提供的节点类（Node及其子类）实现了通用的场景图结构，但是不可能提供每一个用户需要的类，比如我要做一个飞行模拟程序，OpenSceneGraph不会给我提供一个Aircraft类。所以要实现自己的应用程序逻辑，就要自定义自己的类，这个类以OpenSceneGraph提供的类为基类，并能添加到场景图中，实现自己的特定功能。  
  
一个飞机的运动，最简单情况是我们要考虑飞机的位置和姿态，而要想在OpenSceneGraph里控制一个模型的位置、旋转或缩放，需要在这个节点上面添加一个Transform的子类，这要用到矩阵运算，矩阵运算非常复杂，对于控制位置姿态这个经常用到的功能，OpenSceneGraph提供了类PositionAttitudeTransform，通过它可以方便控制位置姿态而不用理会复杂的矩阵运算。  
  
飞机需要导入一个模型，在场景图中，我们就把这个模型加为这个类实例的儿子，这样，这个类可以这样定义，飞机类CCessna：  
  
class CCessna :  
  
public osg::PositionAttitudeTransform  
  
\{  
  
public:  
  
CCessna(void);  
  
~CCessna(void);  
  
private:  
  
osg::ref\_ptr<osg::Node> \_Model;  
  
\};  
  
class CCessna :  
  
public osg::PositionAttitudeTransform  
  
\{  
  
public:  
  
CCessna(void);  
  
~CCessna(void);  
  
private:  
  
osg::ref\_ptr<osg::Node> \_Model;  
  
\};  
  
class CCessna :  
  
public osg::PositionAttitudeTransform  
  
\{  
  
public:  
  
CCessna(void);  
  
~CCessna(void);  
  
private:  
  
osg::ref\_ptr<osg::Node> \_Model;  
  
\};  
  
class CCessna :  
  
public osg::PositionAttitudeTransform  
  
\{  
  
public:  
  
CCessna(void);  
  
~CCessna(void);  
  
private:  
  
osg::ref\_ptr<osg::Node> \_Model;  
  
\};  
  
成员变量\_Model是保存模型的指针。  
  
这样，在构造函数里，将\_Model加为儿子：  
  
CCessna::CCessna(void)  
  
\{  
  
\_Model = osgDB::readNodeFile("cessna.osg");  
  
this->addChild(\_Model.get());  
  
\}  
  
CCessna::CCessna(void)  
  
\{  
  
\_Model = osgDB::readNodeFile("cessna.osg");  
  
this->addChild(\_Model.get());  
  
\}  
  
CCessna::CCessna(void)  
  
\{  
  
\_Model = osgDB::readNodeFile("cessna.osg");  
  
this->addChild(\_Model.get());  
  
\}  
  
CCessna::CCessna(void)  
  
\{  
  
\_Model = osgDB::readNodeFile("cessna.osg");  
  
this->addChild(\_Model.get());  
  
\}  
  
继续使用第一个教程的源码，将这一句：  
  
osg::Node\* node = osgDB::readNodeFile("cessna.osg");  
  
viewer.setSceneData(node);  
  
osg::Node\* node = osgDB::readNodeFile("cessna.osg");  
  
viewer.setSceneData(node);  
  
osg::Node\* node = osgDB::readNodeFile("cessna.osg");  
  
viewer.setSceneData(node);  
  
osg::Node\* node = osgDB::readNodeFile("cessna.osg");  
  
viewer.setSceneData(node);  
  
改为：  
  
CCessna\* cessna = new Ccessna();  
  
viewer.setSceneData(cessna);  
  
CCessna\* cessna = new Ccessna();  
  
viewer.setSceneData(cessna);  
  
CCessna\* cessna = new Ccessna();  
  
viewer.setSceneData(cessna);  
  
CCessna\* cessna = new Ccessna();  
  
viewer.setSceneData(cessna);  
  
就能看到效果了。  
  
2、给节点添加更新回调并控制节点运动  
为了控制飞机的运动，我们应该在每一帧根据速度等条件计算飞机的位置，并更新飞机节点，但是我们的更新代码应该加在哪里呢？  
  
在程序的主循环里，可以看到这句：  
  
viewer.update();  
  
viewer.update();  
  
viewer.update();  
  
viewer.update();  
  
在这个方法里，OpenSceneGraph会遍历场景图，调用每个节点的更新回调，我们只要把自己代码放在更新回调里，就能保证每帧代码得到运行，也就能实现我们要求的功能了。  
  
在OpenSceneGraph中，每个回调都是类NodeCallback的子类，我们只需要继承它，就能实现功能了。为了保证飞机更新的时候能得到需要的足够信息，又不让飞机的内部实现暴露于外，我们让更新回调只进行一个转手的操作，而实际的更新函数放在CCessna类里。  
  
更新回调代码如下：  
  
class CCessnaUpdateCallback :  
  
public osg::NodeCallback  
  
\{  
  
virtual void operator()(osg::Node\* node, osg::NodeVisitor\* nv)  
  
\{  
  
CCessna\* cessna = dynamic\_cast<CCessna\*>(node);  
  
if(cessna != NULL)  
  
\{  
  
cessna->update();  
  
\}  
  
\}  
  
\};  
  
class CCessnaUpdateCallback :  
  
public osg::NodeCallback  
  
\{  
  
virtual void operator()(osg::Node\* node, osg::NodeVisitor\* nv)  
  
\{  
  
CCessna\* cessna = dynamic\_cast<CCessna\*>(node);  
  
if(cessna != NULL)  
  
\{  
  
cessna->update();  
  
\}  
  
\}  
  
\};  
  
class CCessnaUpdateCallback :  
  
public osg::NodeCallback  
  
\{  
  
virtual void operator()(osg::Node\* node, osg::NodeVisitor\* nv)  
  
\{  
  
CCessna\* cessna = dynamic\_cast<CCessna\*>(node);  
  
if(cessna != NULL)  
  
\{  
  
cessna->update();  
  
\}  
  
\}  
  
\};  
  
class CCessnaUpdateCallback :  
  
public osg::NodeCallback  
  
\{  
  
virtual void operator()(osg::Node\* node, osg::NodeVisitor\* nv)  
  
\{  
  
CCessna\* cessna = dynamic\_cast<CCessna\*>(node);  
  
if(cessna != NULL)  
  
\{  
  
cessna->update();  
  
\}  
  
\}  
  
\};  
  
这个类覆盖了基类对操作符()的重载，所以说它实际上是一个函数对象，因为这个重载是通用的，在函数里我们要先动态转换成 CCessna 类的指针，然后调用她的更新成员函数。  
  
为了让这个回调起作用，不要忘了在 CCessna 类的构造函数里设置更新回调：  
  
this->setUpdateCallback(new CCessnaUpdateCallback());  
  
this->setUpdateCallback(new CCessnaUpdateCallback());  
  
this->setUpdateCallback(new CCessnaUpdateCallback());  
  
this->setUpdateCallback(new CCessnaUpdateCallback());  
  
下面设计让飞机绕圈飞行，同时让飞机横滚，代码都是写计算操作，需要注意的是PositionAttitudeTransform类提供的设置姿态的方法不是使用通常习惯的HPR为参数，而是一个四元数，关于四元数数学请参考相关书籍，但是HPR向四元数的转换还是很直接的，这就是我们的setRotation方法：  
  
void  
  
CCessna::setRotation(osg::Vec3& rot)  
  
\{  
  
osg::Quat q(rot.x(), osg::Vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f),  
  
rot.y(), osg::Vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f),  
  
rot.z(), osg::Vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));  
  
this->setAttitude(q);  
  
\}  
  
void  
  
CCessna::setRotation(osg::Vec3& rot)  
  
\{  
  
osg::Quat q(rot.x(), osg::Vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f),  
  
rot.y(), osg::Vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f),  
  
rot.z(), osg::Vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));  
  
this->setAttitude(q);  
  
\}  
  
void  
  
CCessna::setRotation(osg::Vec3& rot)  
  
\{  
  
osg::Quat q(rot.x(), osg::Vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f),  
  
rot.y(), osg::Vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f),  
  
rot.z(), osg::Vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));  
  
this->setAttitude(q);  
  
\}  
  
void  
  
CCessna::setRotation(osg::Vec3& rot)  
  
\{  
  
osg::Quat q(rot.x(), osg::Vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f),  
  
rot.y(), osg::Vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f),  
  
rot.z(), osg::Vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f));  
  
this->setAttitude(q);  
  
\}  
  
在update方法里，通过设置位置和旋转来控制飞机运动，具体请查看代码。  
  
3、完善程序  
由于Viewer类在程序开始会根据模型的包围盒调整视点初始位置，这样能保证程序开始能看到模型，但是因为我们的模型是运动的，运行一点之后飞机会飞出视线，所以我们给飞机提供一个场地，这个场地就是一个正方体，代码如下：  
  
osg::Group\* root = new osg::Group();  
  
osg::Geode\* geode = new osg::Geode();  
  
geode->addDrawable(new osg::ShapeDrawable(new osg::Box(osg::Vec3(0.0f, 0.0f, -20.0f), 200.0f, 200.0f, 2.0f)));  
  
root->addChild(geode);  
  
CCessna\* cessna = new CCessna();  
  
root->addChild(cessna);  
  
viewer.setSceneData(root);  
  
osg::Group\* root = new osg::Group();  
  
osg::Geode\* geode = new osg::Geode();  
  
geode->addDrawable(new osg::ShapeDrawable(new osg::Box(osg::Vec3(0.0f, 0.0f, -20.0f), 200.0f, 200.0f, 2.0f)));  
  
root->addChild(geode);  
  
CCessna\* cessna = new CCessna();  
  
root->addChild(cessna);  
  
viewer.setSceneData(root);  
  
osg::Group\* root = new osg::Group();  
  
osg::Geode\* geode = new osg::Geode();  
  
geode->addDrawable(new osg::ShapeDrawable(new osg::Box(osg::Vec3(0.0f, 0.0f, -20.0f), 200.0f, 200.0f, 2.0f)));  
  
root->addChild(geode);  
  
CCessna\* cessna = new CCessna();  
  
root->addChild(cessna);  
  
viewer.setSceneData(root);  
  
osg::Group\* root = new osg::Group();  
  
osg::Geode\* geode = new osg::Geode();  
  
geode->addDrawable(new osg::ShapeDrawable(new osg::Box(osg::Vec3(0.0f, 0.0f, -20.0f), 200.0f, 200.0f, 2.0f)));  
  
root->addChild(geode);  
  
CCessna\* cessna = new CCessna();  
  
root->addChild(cessna);  
  
viewer.setSceneData(root);  
  
这里用到了Geode 类和Drawable类的子类ShapeDrawable， Geode 是场景图的叶子节点，所有的几何体都包含在 Geode 里，而一个 Geode 里可以有多个Drawable的子类，我们看到的图像真正是Drawable画的，这个后面在讨论。  
  
总结：要想实现自己的功能，加入自己的代码，就要定义自己的节点类，由于OpenSceneGraph使用了组合设计模式，我们自己定义的类在OpenSceneGraph看来和它自己的类是一样的，OpenSceneGraph的这种场景图结构，基本上是业界的一种标准，很多程序都实现了类似的结构。

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