osg学习笔记（一）

场景图形采用一种自顶向下的，分层的树状数据结构来组织空间数据集，以提高渲染的效率

 

场景图形树结构的顶部是一个根节点，从根节点向下延伸，各个组节点中均包含了几何信息和用于控制其外观的渲染状态信息。根节点和各个组节点都可以有零个（实际上是没有执行任何操作）或多个子成员。在场景图形的最底部，各个叶节点包含了构成场景中物体的实际几何信息。

 

Osg程序使用组节点来组织和排列场景中的几何体。

 

场景图形通常包含了多种类型的节点以执行各种各样的用户功能，例如开关节点可以设置其子节点可用或不可用，细节层次节点（LOD）可以根据观察者的距离调用不同的子节点，变换节点可以改变子节点几何体的坐标变换状态。

 

场景图形特征：

1.       提供底层渲染API中具备的几何信息和状态管理功能之外，还兼备以下的附加特征和功能：

2.       空间结构：

3.       场景拣选，投影面剔除和隐藏面剔除。

4.       细节层次：

5.       透明

6.       状态改动最少化

7.       文件I/O

8.       更多高性能函数：全特征文字支持，渲染特效的支持，渲染优化，3d模型文件读写支持，跨平台输入渲染及显示设备的访问.

 

场景图形渲染方式：

三种遍历操作

1.       更新

2.       拣选

3.       绘制

 

Osg设计所采用的设计理念和工具：

  Ansi标准C++

  C++标准模板库

  设计模式

 

Osg命名习惯：

   命名空间：小写字母开头，然后大写字母避免混淆。

   类：大写字母开头，每个单词首字母大写。

   类方法：小写字母开头，此后每个单词首字母大写。

   类成员：同上

   模板：小写字母，多个单词之间使用下划线分隔。

   静态量：静态量和函数的名称使用s_开头

   全局量：用g_开头

 

组件：

   一.Osg核心库：提供了基本的场景图形和渲染功能，以及3d图形程序所需的某些特定功能实现。包括：

1.osg库：包含了用于创建场景图形的场景图形节点类，用作向量和矩阵运算的类，几何体类，以及用于描述和管理渲染状态的类，3d图形程序所需的典型功能类，例如命令行参数解析，动画路径管理，以及错误和警告信息类。

2.osgUtil库：osg工具库包含的类和函数，可以用于场景图形及其内容的操作，场景图形数据统计和优化，以及渲染器的创建。它还包括了几何操作的类，例如delaunay三角面片化，三角面片条带化，纹理坐标生成等。

3.osgDB 库：建立和渲染3d数据库的类和函数：允许用户程序加载，使用和写入3d数据库，它采用插件管理的架构。osgDB维护插件的信息注册表，并负责检查将要 被载入的osg插件接口的合法性。OsgDB：：DatabasePager实现应用程序从文件中读取各部分数据库信息时，在不干扰当前渲染的前提下以后 台线程的方式进行。

4.osgViewer库：包含了场景中视口及可视化内容的管理类。定义了一些视口类，可以将osg集成到许多视窗设计工具中，如MFC，win32等。

5.osgGA库：用于改写界面事件。

 

   二.NodeKits：扩展了核心osg场景图形节点类的功能，以提高高级节点类型和渲染特效。包括如下库：扩展了Nodes，Drawables和 StateAttributes。由两部分组成，NodeKit本身，以及针对.osg的封装插件库。有以下的几种NodeKits：

        1.osgFX库：提供了额外的场景图形节点，以便于特效的渲染，例如异向光照，凹凸贴图，卡通着色等。

        2.osgParticle库：提供了基于例子的渲染特效。如爆炸，火焰，烟雾。

        3.osgSim库：提供了仿真系统中以及渲染OpenFlight数据库所需的特殊渲染功能，例如地形高程图，光点节点，DOF变换节点等。

        4.osgText库：此类库提供了向场景中添加文字的得力工具，可以完全支持TrueType字体。

        5.osgTerrain库：提供了渲染高度场数据的能力。

        6.osgShadow库：提供了支持阴影渲染的框架结构。

 

   三.Osg插件：其中包含了2d图像和3d模型文件的读写功能库。

 

   四.互操作库：使得osg易于与其他的开发环境集成。

为了确保osg可以在更多环境中运行，osg提供了一个与语言无关的，可供运行时访问的接口。OsgIntrospection库允许用户软件使用反射式和自省式的编程范式与osg进行交互。

 

   五.不断扩展的程序和实例集：提供了实用的功能函数和正确使用osg的例子。

        1.osgarchive：用于向.osga文件包中添加新的文件。也可以用这个程序实现包的分解和列表。

        2.osgconv：这个程序用于转换文件格式。它可以将任何文件格式转换为经过优化的.ive格式。

        3.osgdem：用于将高程图等高程数据及图像数据转化成分页的地形数据库。

 

场景图形类：osg库

   osg：：Node ：所有场景图形类均继承自此类。

   Node：场景图形中所有节点的基类。包含了用于场景图形遍历，拣选，程序回调，以及状态管理的方法。

   Group：所有可分支节点的基类。

   Geode：相当于osg中的叶节点（geometry node）。没有子节点，但是包含了osg：：Drawable对象，此中存放了将要被渲染的几何体。

   LOD：此类根据观察点与图像子节点的距离选择显示子节点。通常使用它来创建场景中物体的多个显示层级。

   MatrixTransform：包含了用于实施子节点几何体的空间转换的矩阵，以实现场景对象的旋转，平移，缩放，倾斜和映射等操作。

   Switch：用布尔模板来允许或禁止子节点的运作。

   其他的如：Sequence，PositionAttitudeTransform等

 

几何体类：osg库

   Geode：osg的叶节点，包含了渲染用的几何数据，使用以下类实现几何数据的存储：

   Drawable：用于存储几何数据信息的基类，Geode维护了一个Drawable的列表。纯虚类无法实例化，必须实现派生类,如：Geometry，或者ShapeDrawable（允许用户绘制预定义的几何形状，如球，圆锥，矩形体等）。

   Geometry：与PrimitiveSet类相关联，实现了对opengl顶点数组功能的高级封装。保存了顶点数组的数据，纹理坐标，颜色以及法线数组。

PrimitiveSet：提供了opengl顶点数组绘图命令的高层次支持。用户可以从Geometry中获得保存的数据，再使用这个类制定要绘制的几何体数据的类型。

Vector类：支持float和double类型。

Array类：数组类型。

状态管理类：osg库

保存场景所需的opengl渲染状态，

状态集合StateSet：osg在此类中保存一组定义状态数据（模式和属性）。场景图形中的任何一个Node都可与StateSet相关联。

模式：与glEnable和glDisable相类似。用Osg：：StateSet：：setMode（）可在StateSet中保存一个模式信息。

属性：用于制定状态信息，osg：：StateSet：：setAttribute（）在StateSet中保存属性信息。

纹理模式和属性：StateSet类方法的setTextureMode和setTextureAttribute进行设置。

继承标记：用于标志量的操作。用于控制场景图形遍历中的状态值。

 

 

osgViewer库包含了以下三个可能用到的视口类：

     SimpleViewer：负责管理单一场景中的单一视口。使用SimpleViewer时，应用程序应当创建一个窗口并设置当前的图形上下文。

     Viewer：用于管理多个同步摄像机，他们将从多个方向渲染单一的视口。

     CompositeViewer：此类支持同一窗口的多个视口，也支持不同场景的多个摄像机。

 

 

其他实用类：osg库

涉及到osg的内存引用计数策略。

Referenced：所有场景图形节点和osg的许多其他对象的基类。它实现了一个用于跟踪内存使用情况的引用计数。如果某个继承自Referenced类的对象引用计数数值到达0，那么系统将自动调用其析构函数并清理为此对象分配的内存。

ref_ptr<>：模板类ref_ptr<>为其模板内容定义了一个智能指针。模板内容必须继承自Referenced。

Object：纯虚类，一切需要I/O支持，拷贝和引用计数的对象的基类。

Notify：osg库提供了一系列的控制调试，警告和错误输出的函数。用户可以通过指定一个来自NotifySeverity枚举量的数值，设定输出的信息量。

 

交运算：osgUtil库

通过提供大量用于场景图形交运算，使用如下类可以获得场景图形中被拾取部分的信息：

Intersector：纯虚类，定义了相交测试的接口。执行相交测试时，应用程序将继承自Intersector的某个类实例化，传递给IntersectionVisitor的实例，并随后请求该实例返回数据以获取交运算的结果。

IntersectionVisitor：IntersectionVisitor搜索场景图形中与指定几何体相交的节点，而最后的测试工作由Intersector继承类完成。

LineSegmentIntersector：继承自Intersector，用于检测指定线段和场景图形之间的相交情况，并向程序提供查询相交测试结果的函数。

PolytopeIntersector：与LineSegmentIntersector类似，该类用于检测由一系列平面构成的多面体的相交情况。当用户点击鼠标，希望拾取到鼠标位置附近的封闭多面体区域时，PolytopeIntersector类尤其有效。

PlaneIntersector：与LineSegmentIntersector类似，用于检测由一系列平面构成的平面的相交情况。

 

 

优化：osgUtil库

     Optimizer：用于优化场景图形。

Statistics和StatsVisitor：StatsVisitor返回一个场景图形中节点的总数和类型，Statistics返回渲染几何体的总数和类型。

 

几何体操作：osgUtil库

     Simplifier：使用此类用来减少Geometry对象中几何体的数目，这有助于低细节层次的自动生成。

     Tessellator：根据一组顶点的列表，生成由前述列表描述的多边形，即一个osg：：PrimitiveSet

     DelaunayTriangulator：实现了Delaunay三角网格化运算，根据一组顶点的集合生成一系列的三角形。

     TriStripVisitor：遍历场景图图形并将多边形图元转化成三角形和四边形条带。

     SmoothingVisitor：SmoothingVisitor可生成顶点法线，也就是所有共享此顶点的面的法线平均值。

     纹理贴图生成：包含了建立反射贴图，中途向量贴图，高光贴图。