OSG 使用整理（1）：搭建场景图

一、搭建场景图

1.1 创建几何节点

　　　场景图是表示图形与状态对象的空间布局的节点的层次图结构图，它描述了从根节点到可绘制对象一层层渲染属性和状态。

　　   场景图由Node基类派生的子节点类型构成，常用的节点类继承关系和作用如下图所示。

　　示例为使用OSG创建最简单的场景图过程

#include <osg/Group>
#include <osgDB/ReadFile>
#include <osgViewer/Viewer>
int main()
{
　　osg::ref_ptr<osg::Node> model1 = osgDB::readNodeFile(
    "cessna.osg" );
　　osg::ref_ptr<osg::Node> model2 = osgDB::readNodeFile( "cow.osg" );
　　osg::ref_ptr<osg::Group> root = new osg::Group;
　　root->addChild( model1.get() );
　　root->addChild( model2.get() );   
　　osgViewer::Viewer viewer;
　　viewer.setSceneData( root.get() );
　　return viewer.run();
}

　　ShapeDrawable类可以快速便捷创建基本图元显示，示例为通过ShapeDrawable类创建三个基本图元，并挂载到场景图中显示。

#include <osg/ShapeDrawable>
#include <osg/Geode>
#include <osgViewer/Viewer>
int main()
{
    osg::ref_ptr<osg::ShapeDrawable> shape1 = new     osg::ShapeDrawable;
    shape1->setShape( new osg::Box(osg::Vec3(-3.0f, 0.0f, 0.0f),
                               2.0f, 2.0f, 1.0f) );
    osg::ref_ptr<osg::ShapeDrawable> shape2 = new     osg::ShapeDrawable;
    shape2->setShape( new osg::Sphere(osg::Vec3(3.0f, 0.0f, 0.0f),
                                  1.0f) );
    shape2->setColor( osg::Vec4(0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f) );
    osg::ref_ptr<osg::ShapeDrawable> shape3 = new     osg::ShapeDrawable;
    shape3->setShape( new osg::Cone(osg::Vec3(0.0f, 0.0f, 0.0f),
                                1.0f, 1.0f) );
    shape3->setColor( osg::Vec4(0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f) );

    osg::ref_ptr<osg::Geode> root = new osg::Geode;
    root->addDrawable( shape1.get() );
    root->addDrawable( shape2.get() );
    root->addDrawable( shape3.get() );
    osgViewer::Viewer viewer;
    viewer.setSceneData( root.get() );
    return viewer.run();

}        

       osg::Geometry类封装了OpenGL顶点数组对象，记录了不同的数组类型，添加进osg::Geode对象后，使用这些数组生成复杂的几何模型。

      osg::Geometry类管理一组顶点对象，顶点拥有位置、纹理坐标、颜色、法向坐标、雾坐标等多个数值特性。

 

       osg::PrimitiveSet类派生了子类来封装了OpenGL的glDrawArrays和glDrawElements指令。例如osg::DrawArrays 类实例化的时候osg::DrawArrays(mode, first, count)，第一个参数指定渲染的基元类型，GL_POINTS，GL_LINE_STRIP，GL_LINE_LOOP，GL_LINES，GL_TRIANGLE_STRIP，GL_TRIANGLE_FAN，GL_TRIANGLES，GL_QUAD_STRIP，GL_QUADS与GL_POLYGON；第二个参数指定起始索引；第三个参数指定个数。

       示例为通过osg::Geometry类创建四边形绘制对象，并挂载到场景图中渲染显示。

#include <osg/Geometry>
#include <osg/Geode>
#include <osgViewer/Viewer>
int main()
{

　　osg::ref_ptr<osg::Vec3Array> vertices = new osg::Vec3Array;
　　vertices->push_back( osg::Vec3(0.0f, 0.0f, 0.0f) );
　　vertices->push_back( osg::Vec3(1.0f, 0.0f, 0.0f) );
　　vertices->push_back( osg::Vec3(1.0f, 0.0f, 1.0f) );
　　vertices->push_back( osg::Vec3(0.0f, 0.0f, 1.0f) );

　　osg::ref_ptr<osg::Vec3Array> normals = new osg::Vec3Array;
　　normals->push_back( osg::Vec3(0.0f,-1.0f, 0.0f) );

　　osg::ref_ptr<osg::Vec4Array> colors = new osg::Vec4Array;
　　colors->push_back( osg::Vec4(1.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f) );
　　colors->push_back( osg::Vec4(0.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f) );
　　colors->push_back( osg::Vec4(0.0f, 0.0f, 1.0f, 1.0f) );
　　colors->push_back( osg::Vec4(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f) );

　　osg::ref_ptr<osg::Geometry> quad = new osg::Geometry;
　　quad->setVertexArray( vertices.get() );
　　quad->setNormalArray( normals.get() );
　　quad->setNormalBinding( osg::Geometry::BIND_OVERALL );
　　quad->setColorArray( colors.get() );
　　quad->setColorBinding( osg::Geometry::BIND_PER_VERTEX );

　　quad->addPrimitiveSet( new osg::DrawArrays(GL_QUADS, 0, 4) );

　　osg::ref_ptr<osg::Geode> root = new osg::Geode;
　　root->addDrawable( quad.get() );
　　osgViewer::Viewer viewer;
　　viewer.setSceneData( root.get() );
　　return viewer.run();
}

       此外osg::PrimitiveSet的子类osg::DrawElementsUInt可以用于索引位置，避免使用大量重复顶点。示例为使用osg::DrawElementsUInt绘制一个八面体并显示。八面体结构及展开后的索引图如下所示，八面体有6个顶点，每一个为4个三角形所共享，当使用osg::DrawArray绘制时需要提供具有24个元素的顶点数组来正确渲染8个面，然而使用osg::DrawElementsUInt 只需要6个点，仅仅额外提供构成8个面的索引数组。

 

#include <osg/Geometry>
#include <osg/Geode>
#include <osgUtil/SmoothingVisitor>
#include <osgViewer/Viewer>
int main()
{
　　osg::ref_ptr<osg::Vec3Array> vertices = new osg::Vec3Array(6);
　　(*vertices)[0].set( 0.0f, 0.0f, 1.0f);
　　(*vertices)[1].set(-0.5f,-0.5f, 0.0f);
　　(*vertices)[2].set( 0.5f,-0.5f, 0.0f);
　　(*vertices)[3].set( 0.5f, 0.5f, 0.0f);
　　(*vertices)[4].set(-0.5f, 0.5f, 0.0f);
　　(*vertices)[5].set( 0.0f, 0.0f,-1.0f);

　　osg::ref_ptr<osg::DrawElementsUInt> indices =
    new osg::DrawElementsUInt(GL_TRIANGLES, 24);
　　(*indices)[0] = 0; (*indices)[1] = 1; (*indices)[2] = 2;
　　(*indices)[3] = 0; (*indices)[4] = 2; (*indices)[5] = 3;
　　(*indices)[6] = 0; (*indices)[7] = 3; (*indices)[8] = 4;
　　(*indices)[9] = 0; (*indices)[10]= 4; (*indices)[11]= 1;
　　(*indices)[12]= 5; (*indices)[13]= 2; (*indices)[14]= 1;
　　(*indices)[15]= 5; (*indices)[16]= 3; (*indices)[17]= 2;
　　(*indices)[18]= 5; (*indices)[19]= 4; (*indices)[20]= 3;
　　(*indices)[21]= 5; (*indices)[22]= 1; (*indices)[23]= 4;

　　osg::ref_ptr<osg::Geometry> geom = new osg::Geometry;
　　geom->setVertexArray( vertices.get() );
　　geom->addPrimitiveSet( indices.get() );
　　osgUtil::SmoothingVisitor::smooth( *geom );

　　osg::ref_ptr<osg::Geometry> geom = new osg::Geometry;
　　geom->setVertexArray( vertices.get() );
　　geom->addPrimitiveSet( indices.get() );
　　osgUtil::SmoothingVisitor::smooth( *geom );

　　osg::ref_ptr<osg::Geode> root = new osg::Geode;
　　root->addDrawable( geom.get() );
　　osgViewer::Viewer viewer;
　　viewer.setSceneData( root.get() );
　　return viewer.run();

}

　　 对于高级研究，我们甚至可以添加具有不同绘制模式的多个基元集合，例如，使用GL_QUADS渲染锥底，使用GL_TRIANGLES_FAN渲染三角面。