OpenSceneGraph三維渲染引擎編程指南

第1章 OpenSceneGraph概述 1
1.1 OpenSceneGraph簡(jiǎn)介 2
1.1.1 什么是OpenSceneGraph 2
1.1.2 OpenSceneGraph的歷史和發(fā)展 2
1.1.3 OSG中國(guó) 3
1.1.4 OSG組成模塊 3
1.2 開(kāi)發(fā)的預(yù)備知識(shí) 5
1.3 OSG的安裝及編譯 6
1.3.1 OSG的獲取及安裝 6
1.3.2 編譯OSG 7
1.3.3 OSG郵件列表 13
1.4 OSG基礎(chǔ) 14
1.4.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境設(shè)置 14
1.4.2 OSG中的HelloWorld工程 14
1.4.3 OSG實(shí)用工具——場(chǎng)景瀏覽器osgViewer 17
1.4.4 OSG實(shí)用工具——版本信息查看器osgVersion 21
1.4.5 OSG實(shí)用工具——場(chǎng)景圖形壓縮歸檔工具osgArchive 21
1.4.6 OSG實(shí)用工具——數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具osgConv 23
第2章 OpenSceneGraph數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 27
2.1 坐標(biāo)系統(tǒng) 28
2.2 坐標(biāo)系變換 29
2.2.1 世界坐標(biāo)系-物體坐標(biāo)系變換 30
2.2.2 物體坐標(biāo)系-世界坐標(biāo)系變換 30
2.2.3 世界坐標(biāo)系-屏幕坐標(biāo)系變換 32
2.3 向量、矩陣及四元數(shù) 34
2.3.1 向量 34
2.3.2 矩陣 35
2.3.3 四元數(shù) 36
2.3.4 矩陣與四元數(shù)之間的轉(zhuǎn)換 37
第3章 場(chǎng)景的組織及渲染 41
3.1 OSG場(chǎng)景樹(shù) 42
3.1.1 OSG場(chǎng)景樹(shù)節(jié)點(diǎn) 42
3.1.2 OSG中的父節(jié)點(diǎn)與子節(jié)點(diǎn) 42
3.2 Geode 43
3.2.1 Billboard節(jié)點(diǎn) 43
3.2.2 布告板示例 44
3.3 Group 48
3.3.1 位置變換節(jié)點(diǎn) 48
3.3.2 位置變換節(jié)點(diǎn)示例 49
3.3.3 矩陣變換節(jié)點(diǎn) 50
3.3.4 矩陣變換節(jié)點(diǎn)示例 51
3.3.5 自動(dòng)對(duì)齊節(jié)點(diǎn) 53
3.3.6 自動(dòng)對(duì)齊節(jié)點(diǎn)示例 53
3.3.7 開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn) 56
3.3.8 開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)示例 57
3.3.9 細(xì)節(jié)層次節(jié)點(diǎn) 58
3.3.10 細(xì)節(jié)層次節(jié)點(diǎn)示例 59
3.3.11 分頁(yè)細(xì)節(jié)層次節(jié)點(diǎn) 61
3.3.12 分頁(yè)細(xì)節(jié)層次節(jié)點(diǎn)示例 61
3.3.13 替代節(jié)點(diǎn) 63
3.3.14 替代節(jié)點(diǎn)示例 64
3.3.15 遮擋裁剪節(jié)點(diǎn) 66
3.3.16 遮擋裁剪節(jié)點(diǎn)示例 67
3.3.17 坐標(biāo)系節(jié)點(diǎn) 70
3.3.18 坐標(biāo)系節(jié)點(diǎn)示例 71
3.4 場(chǎng)景中節(jié)點(diǎn)的拷貝——osg：：CopyOp類(lèi) 73
3.4.1 自定義場(chǎng)景拷貝示例（一） 73
3.4.2 自定義場(chǎng)景拷貝示例（二） 79
第4章 OSG中幾何體的繪制 83
4.1 場(chǎng)景基本繪圖類(lèi) 84
4.2 基本幾何體的繪制 86
4.2.1 幾何體類(lèi) 86
4.2.2 基本幾何體繪制示例 87
4.2.3 索引綁定幾何體繪制示例 90
4.3 使用OSG中預(yù)定義的幾何體 93
4.3.1 osg：：Shape類(lèi) 93
4.3.2 osg：：ShapeDrawable類(lèi) 94
4.3.3 網(wǎng)格化類(lèi) 94
4.3.4 預(yù)定義幾何體示例 95
4.4 多邊形分格化 97
4.5 幾何體操作 101
4.5.1 簡(jiǎn)化幾何體 102
4.5.2 簡(jiǎn)化幾何體示例 102
4.5.3 Delaunay三角網(wǎng)繪制 104
4.5.4 Delaunay三角網(wǎng)繪制示例 105
4.5.5 三角帶繪制 107
4.5.6 三角帶繪制示例 108
4.5.7 生成頂點(diǎn)法向量 111
4.5.8 生成頂點(diǎn)法向量示例 112
第5章 渲染狀態(tài)、紋理與光照 115
5.1 渲染狀態(tài) 116
5.1.1 osg：：StateSet類(lèi) 116
5.1.2 渲染屬性和渲染模式 117
5.1.3 狀態(tài)繼承 118
5.1.4 渲染狀態(tài)示例 119
5.2 紋理映射 121
5.2.1 二維紋理映射 123
5.2.2 二維紋理映射示例 126
5.2.3 多重紋理映射 129
5.2.4 多重紋理映射示例 129
5.2.5 Mipmap紋理映射 131
5.2.6 Mipmap紋理映射示例 132
5.2.7 TextureRectangle紋理映射 138
5.2.8 TextureRectangle紋理映射示例 139
5.2.9 自動(dòng)生成紋理坐標(biāo) 142
5.2.10 自動(dòng)生成紋理坐標(biāo)示例 142
5.2.11 計(jì)算紋理坐標(biāo) 144
5.2.12 計(jì)算紋理坐標(biāo)示例 145
5.2.13 立方圖紋理 149
5.2.14 立方圖紋理示例 150
5.2.15 渲染到紋理 155
5.2.16 渲染到紋理示例 155
5.2.17 一維紋理 162
5.2.18 一維紋理示例 162
5.2.19 三維紋理映射 164
5.2.20 三維紋理映射示例 166
5.3 光照 171
5.3.1 osg：：Light類(lèi) 171
5.3.2 osg：：LightSource類(lèi) 172
5.3.3 場(chǎng)景中使用光源 173
5.3.4 簡(jiǎn)單光源示例 174
5.3.5 聚光燈示例 176
5.4 材質(zhì) 182
5.4.1 材質(zhì)類(lèi) 182
5.4.2 材質(zhì)類(lèi)示例 184
第6章 文件的讀寫(xiě) 187
6.1 OSG支持的文件格式 188
6.1.1 三維模型文件格式 188
6.1.2 圖片及視頻文件格式 189
6.1.3 打包及網(wǎng)絡(luò)傳輸格式 189
6.1.4 字體文件格式 190
6.1.5 偽插件文件格式 190
6.1.6 .osg文件和.ive文件 190
6.2 文件讀取的流程 191
6.2.1 osgDB庫(kù) 191
6.2.2 文件的讀取與保存 191
6.2.3 文件讀寫(xiě)示例 192
6.2.4 文件讀寫(xiě)進(jìn)度 194
6.2.5 文件讀取進(jìn)度示例 195
6.3 插件的工作機(jī)制 198
6.3.1 插件的搜索和注冊(cè) 198
6.3.2 osgArchive讀寫(xiě)流程 199
6.3.3 自定義文件插件 200
6.3.4 自定義文件格式讀寫(xiě)插件示例 202
6.4 讀寫(xiě)中文文件名及中文路徑問(wèn)題 206
6.5 osgEXP導(dǎo)出文件 209
第7章 場(chǎng)景圖形的工作機(jī)制 213
7.1 內(nèi)存管理 214
7.1.1 Referenced類(lèi) 214
7.1.2 ref_ptr<>模板類(lèi) 214
7.1.3 智能指針 215
7.2 訪問(wèn)器機(jī)制 215
7.2.1 訪問(wèn)器設(shè)計(jì)模式 215
7.2.2 osg：：NodeVisitor類(lèi) 216
7.2.3 頂點(diǎn)訪問(wèn)器示例 217
7.2.4 紋理訪問(wèn)器示例 220
7.2.5 節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)器示例 223
7.3 回調(diào)機(jī)制 227
7.3.1 osg：：NodeCallback類(lèi) 227
7.3.2 節(jié)點(diǎn)回調(diào)示例 228
7.3.3 事件回調(diào)示例 230
7.3.4 文件讀取回調(diào)示例 232
7.4 數(shù)據(jù)變量 235
第8章 場(chǎng)景圖形管理 237
8.1 視圖與相機(jī) 238
8.1.1 osg：：Camera類(lèi) 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 單視圖與相機(jī) 246
8.1.5 寬屏變形示例 247
8.1.6 單視圖多相機(jī)渲染示例 249
8.1.7 多視圖與相機(jī) 252
8.1.8 多視圖相機(jī)渲染示例 253
8.1.9 多視圖多窗口渲染示例 257
8.2 場(chǎng)景交互與場(chǎng)景漫游 259
8.2.1 osgGA庫(kù) 259
8.2.2 鍵盤(pán)事件消息處理 261
8.2.3 抓圖示例 262
8.2.4 場(chǎng)景漫游 265
8.2.5 自定義操作器場(chǎng)景漫游示例 266
8.2.6 路徑漫游 275
8.2.7 路徑漫游示例 276
8.3 交運(yùn)算與對(duì)象選取 277
8.3.1 交運(yùn)算 278
8.3.2 顯示位置及拾取示例 280
8.3.3 對(duì)象選取示例 285
第9章 OSG文字 289
9.1 osgText 290
9.1.1 osgText：：Text類(lèi) 290
9.1.2 osgText：：Font類(lèi) 293
9.1.3 顯示漢字示例 294
9.1.4 各種文字效果（邊框、陰影及顏色傾斜）示例 296
9.1.5 HUD顯示漢字示例 300
9.1.6 漸變文字 303
9.1.7 漸變文字示例 304
9.2 osgText3D 306
9.2.1 osgText：：Text3D類(lèi) 307
9.2.2 3D漢字顯示示例 307
第10章 OSG動(dòng)畫(huà)與聲音 311
10.1 路徑動(dòng)畫(huà) 312
10.1.1 osg：：AnimationPath類(lèi) 312
10.1.2 osg：：AnimationPathCallback類(lèi) 314
10.1.3 路徑動(dòng)畫(huà)控制及顯示示例 314
10.1.4 路徑的導(dǎo)出示例 318
10.1.5 路徑的導(dǎo)入示例 321
10.2 幀動(dòng)畫(huà) 323
10.2.1 osg：：Sequence類(lèi) 324
10.2.2 幀動(dòng)畫(huà)顯示與控制示例 325
10.3 骨骼動(dòng)畫(huà)osgCal 329
10.3.1 Cal3D簡(jiǎn)介及Cal3D導(dǎo)出 329
10.3.2 編譯osgCal 330
10.3.3 骨骼動(dòng)畫(huà)osgCal示例 331
10.4 三維立體聲音osgAL 336
10.4.1 OpenAL簡(jiǎn)介 336
10.4.2 osgAL編譯 337
10.4.3 osgAL聲音播放示例 338
10.4.4 osgAL聲音動(dòng)態(tài)加載及播放示例 343
第11章 OSG粒子系統(tǒng)與陰影 351
11.1 粒子系統(tǒng) 352
11.1.1 粒子系統(tǒng)的主要模塊 352
11.1.2 粒子系統(tǒng)的模擬過(guò)程 354
11.1.3 霧效模擬示例 354
11.1.4 雪效模擬示例 357
11.1.5 雨效模擬示例 359
11.1.6 爆炸模擬示例 360
11.1.7 自定義粒子系統(tǒng)示例（一） 362
11.1.8 自定義粒子系統(tǒng)示例（二） 365
11.1.9 粒子系統(tǒng)的讀取與保存 369
11.2 OSG陰影 372
11.2.1 osgShadow庫(kù) 372
11.2.2 陰影示例 374
第12章 osgFX擴(kuò)展庫(kù)及osgSim擴(kuò)展庫(kù) 381
12.1 osgFX擴(kuò)展庫(kù) 382
12.1.1 異性光照特效 382
12.1.2 異性光照特效示例 383
12.1.3 凹凸貼圖特效 384
12.1.4 凹凸貼圖特效示例 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 刻線特效 390
12.1.8 刻線特效示例 390
12.1.9 立方圖鏡面高光特效 392
12.1.10 立方圖鏡面高光特效示例 393
12.2 osgSim擴(kuò)展庫(kù) 394
12.2.1 DOFTransform類(lèi) 394
12.2.2 osgSim：：Impostor類(lèi) 397
12.2.3 osgSim：：ImpostorSprite類(lèi) 398
12.2.4 osgSim：：MultiSwitch類(lèi) 399
12.2.5 osgSim：：OverlayNode類(lèi) 400
12.2.6 osgSim：：VisibilityGroup類(lèi) 402
第13章 OSG地形與地理信息 403
13.1 VirtualPlanetBuilder 404
13.1.1 VirtualPlanetBuilder簡(jiǎn)介 404
13.1.2 編譯與參數(shù)說(shuō)明 407
13.1.3 使用實(shí)例及說(shuō)明 411
13.2 海量地形生成解決方案 412
13.3 osgGIS 414
13.3.1 osgGIS簡(jiǎn)介 414
13.3.2 osgGIS編譯 414
13.4 osgGIS實(shí)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坐標(biāo)系 419
13.5.1 GIS中坐標(biāo)系的定義 419
13.5.2 地理坐標(biāo)系與投影坐標(biāo)系 420
參考文獻(xiàn) 423