OpenSceneGraph实现的NeHe OpenGL教程 - 第二课

这节课主要工作是在场景中添加一个三角形和一个四边形。本节新增加一个函数buildScene，这个函数将在场景中创建一个三角形和一个四边形。

• osg场景介绍

在添加场景之前，先对osg的场景结果有一个了解，osg采用场景树的方式来组织场景，如下图所示：

场景已节点(Node)的方式来组织，包括组节点Group（用来管理节点），空间变换节点(MatrixTransform)，细节层次节点(LOD)，选择开关节点(Switch)等等。

最底层的节点一般是Geode节点类型（称为叶节点），Geode节点类型中包含需要绘制的各种Drawable（包括各种几何体、文字等都称为可绘制对象），叶节点用来管理和查询可绘制对象：常用的接口有：

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1. bool addDrawable( Drawable *drawable );  
2. bool removeDrawable( Drawable *drawable );  
3. bool removeDrawables(unsigned int i,unsigned int numDrawablesToRemove=1);  
4. bool replaceDrawable( Drawable *origDraw, Drawable *newDraw );  
5. bool setDrawable( unsigned int i, Drawable* drawable );  
6. unsigned int getNumDrawables() const   
7. Drawable* getDrawable( unsigned int i )  
8. const Drawable* getDrawable( unsigned int i ) const  

在本课中，我们需要引入MatrixTransform节点来完成对三角形和四边形的变换操作。

• 绘制几何体

首先看一下可绘制对象Drawable的继承关系图

在本例中我们需要绘制一个几何体，即osg::Geometry对象，为此我们需要定义Geometry的顶点坐标，纹理，法线等

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1. //设置三角形的平移(glTranslate)  
2. osg::MatrixTransform *triangleMT = new osg::MatrixTransform;  
3. triangleMT->setMatrix(osg::Matrix::translate(-1.5, 0.0, -6.0));  
4.   
5. osg::Geometry *triangleGeometry = new osg::Geometry;  
6.   
7. //设置三角形顶点  
8. osg::Vec3Array *triangleVertexArray = new osg::Vec3Array;  
9. triangleVertexArray->push_back(osg::Vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f));  
10. triangleVertexArray->push_back(osg::Vec3(-1.0f,-1.0f, 0.0f));  
11. triangleVertexArray->push_back(osg::Vec3(1.0f,-1.0f, 0.0f));  
12. triangleGeometry->setVertexArray(triangleVertexArray);  
13.   
14. //设置三角形颜色  
15. osg::Vec4Array *triangleColorArray = new osg::Vec4Array;  
16. triangleColorArray->push_back(osg::Vec4(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f));  
17. triangleGeometry->setColorArray(triangleColorArray);  
18. triangleGeometry->setColorBinding(osg::Geometry::BIND_OVERALL);  
19.   
20. triangleGeometry->addPrimitiveSet(new osg::DrawArrays(osg::PrimitiveSet::TRIANGLES, 0, 3));  
21. osg::Geode *triangleGeode = new osg::Geode;  
22. //关闭光照  
23. triangleGeode->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_LIGHTING, osg::StateAttribute::OFF);  
24. triangleGeode->addDrawable(triangleGeometry);  
25. triangleMT->addChild(triangleGeode);  

可以看到代码中用MatrixTransform来完成平移操作，用Geode节点管理需要绘制的可绘制对象(Geometry) 。 由于 在NeHe OpenGL中没有开启光照，因此在此处的代码也关闭了场景中的关照。在绘制三角形时采用了DrawArrays的方式，类似于OpenGL中的glDrawArrays的方法(Vertex Array)。

下面的代码是绘制四边形的代码，与上面三角形的代码类似，只是采用了DrawElement的方式绘制，类似于OpenGL中的glDrawElements

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1. osg::MatrixTransform *quadMT = new osg::MatrixTransform;  
2. quadMT->setMatrix(osg::Matrix::translate(1.5, 0.0, -6.0));  
3. osg::Geometry *quadGeometry = new osg::Geometry;  
4. osg::Vec3Array *quadVertexArray = new osg::Vec3Array;  
5. quadVertexArray->push_back(osg::Vec3(-1.0f, 1.0f, 0.0f));  
6. quadVertexArray->push_back(osg::Vec3(1.0f, 1.0f, 0.0f));  
7. quadVertexArray->push_back(osg::Vec3(1.0f,-1.0f, 0.0f));  
8. quadVertexArray->push_back(osg::Vec3(-1.0f,-1.0f, 0.0f));  
9. quadGeometry->setVertexArray(quadVertexArray);  
10.   
11. osg::Vec4Array *quadColorArray = new osg::Vec4Array;  
12. quadColorArray->push_back(osg::Vec4(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f));  
13. quadGeometry->setColorArray(quadColorArray);  
14. quadGeometry->setColorBinding(osg::Geometry::BIND_OVERALL);  
15.   
16. osg::DrawElementsUByte *vertexIndices = new osg::DrawElementsUByte(osg::PrimitiveSet::QUADS, 4);  
17. vertexIndices->push_back(0);  
18. vertexIndices->push_back(1);  
19. vertexIndices->push_back(2);  
20. vertexIndices->push_back(3);  
21. quadGeometry->addPrimitiveSet(vertexIndices);  
22. osg::Geode *quadGeode = new osg::Geode;  
23. quadGeode->addDrawable(quadGeometry);  
24. quadMT->addChild(quadGeode);  

最后将场景加载到Group根节点

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1. osg::Group *root = new osg::Group;  
2. root->addChild(triangleMT);  
3. root->addChild(quadMT);  

另外一个需要注意的地方：在程序中我没有用到osg中的操作器，为了让我们的视点在OpenGL的默认位置，在创建相机的时候需要设置一下相机的位置，如下：

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1. //修正：OpenGL默认的视点位置和世界坐标原点重合，因此第一个参数的eye位置是(0,0,0)，在本系列教程中之前错误设置为(0,0,1)，在此指出。由于代码太多，请读者自行修改后面代码  
2. camera->setViewMatrixAsLookAt(osg::Vec3(0, 0, 0), osg::Vec3(0, 0, -1), osg::Vec3(0, 1, 0));  

编译运行程序，熟悉的图形出现了：

附：本课源码(源码中可能存在错误和不足，仅供参考)

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1. #include "../osgNeHe.h"  
2.   
3. #include <QtCore/QTimer>  
4. #include <QtGui/QApplication>  
5. #include <QtGui/QVBoxLayout>  
6.   
7. #include <osgViewer/Viewer>  
8. #include <osgDB/ReadFile>  
9. #include <osgQt/GraphicsWindowQt>  
10.   
11. #include <osg/MatrixTransform>  
12.   
13.   
14. class ViewerWidget : public QWidget, public osgViewer::Viewer  
15. {  
16. public:  
17.     ViewerWidget(osg::Node *scene = NULL)  
18.     {  
19.         QWidget* renderWidget = getRenderWidget( createGraphicsWindow(0,0,100,100), scene);  
20.   
21.         QVBoxLayout* layout = new QVBoxLayout;  
22.         layout->addWidget(renderWidget);  
23.         layout->setContentsMargins(0, 0, 0, 1);  
24.         setLayout( layout );  
25.   
26.         connect( &_timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(update()) );  
27.         _timer.start( 10 );  
28.     }  
29.   
30.     QWidget* getRenderWidget( osgQt::GraphicsWindowQt* gw, osg::Node* scene )  
31.     {  
32.         osg::Camera* camera = this->getCamera();  
33.         camera->setGraphicsContext( gw );  
34.   
35.         const osg::GraphicsContext::Traits* traits = gw->getTraits();  
36.   
37.         camera->setClearColor( osg::Vec4(0.0, 0.0, 0.0, 1.0) );  
38.         camera->setViewport( new osg::Viewport(0, 0, traits->width, traits->height) );  
39.         camera->setProjectionMatrixAsPerspective(45.0f, static_cast<double>(traits->width)/static_cast<double>(traits->height), 0.1f, 100.0f );  
40.         camera->setViewMatrixAsLookAt(osg::Vec3d(0, 0, 1), osg::Vec3d(0, 0, 0), osg::Vec3d(0, 1, 0));  
41.   
42.         this->setSceneData( scene );  
43.   
44.         return gw->getGLWidget();  
45.     }  
46.   
47.     osgQt::GraphicsWindowQt* createGraphicsWindow( int x, int y, int w, int h, const std::string& name="", bool windowDecoration=false )  
48.     {  
49.         osg::DisplaySettings* ds = osg::DisplaySettings::instance().get();  
50.         osg::ref_ptr<osg::GraphicsContext::Traits> traits = new osg::GraphicsContext::Traits;  
51.         traits->windowName = name;  
52.         traits->windowDecoration = windowDecoration;  
53.         traits->x = x;  
54.         traits->y = y;  
55.         traits->width = w;  
56.         traits->height = h;  
57.         traits->doubleBuffer = true;  
58.         traits->alpha = ds->getMinimumNumAlphaBits();  
59.         traits->stencil = ds->getMinimumNumStencilBits();  
60.         traits->sampleBuffers = ds->getMultiSamples();  
61.         traits->samples = ds->getNumMultiSamples();  
62.   
63.         return new osgQt::GraphicsWindowQt(traits.get());  
64.     }  
65.   
66.     virtual void paintEvent( QPaintEvent* event )  
67.     {   
68.         frame();   
69.     }  
70.   
71. protected:  
72.   
73.     QTimer _timer;  
74. };  
75.   
76.   
77.   
78. osg::Node*  buildScene()  
79. {  
80.     osg::Group *root = new osg::Group;  
81.   
82.     //设置三角形的平移(glTranslate)  
83.     osg::MatrixTransform *triangleMT = new osg::MatrixTransform;  
84.     triangleMT->setMatrix(osg::Matrix::translate(-1.5, 0.0, -6.0));  
85.       
86.     osg::Geometry *triangleGeometry = new osg::Geometry;  
87.       
88.     //设置三角形顶点  
89.     osg::Vec3Array *triangleVertexArray = new osg::Vec3Array;  
90.     triangleVertexArray->push_back(osg::Vec3(0.0f, 1.0f, 0.0f));  
91.     triangleVertexArray->push_back(osg::Vec3(-1.0f,-1.0f, 0.0f));  
92.     triangleVertexArray->push_back(osg::Vec3(1.0f,-1.0f, 0.0f));  
93.     triangleGeometry->setVertexArray(triangleVertexArray);  
94.   
95.     //设置三角形颜色  
96.     osg::Vec4Array *triangleColorArray = new osg::Vec4Array;  
97.     triangleColorArray->push_back(osg::Vec4(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f));  
98.     triangleGeometry->setColorArray(triangleColorArray);  
99.     triangleGeometry->setColorBinding(osg::Geometry::BIND_OVERALL);  
100.   
101.     triangleGeometry->addPrimitiveSet(new osg::DrawArrays(osg::PrimitiveSet::TRIANGLES, 0, 3));  
102.     osg::Geode *triangleGeode = new osg::Geode;  
103.     //关闭光照  
104.     triangleGeode->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_LIGHTING, osg::StateAttribute::OFF);  
105.     triangleGeode->addDrawable(triangleGeometry);  
106.     triangleMT->addChild(triangleGeode);  
107.   
108.     //四边形部分  
109.     osg::MatrixTransform *quadMT = new osg::MatrixTransform;  
110.     quadMT->setMatrix(osg::Matrix::translate(1.5, 0.0, -6.0));  
111.     osg::Geometry *quadGeometry = new osg::Geometry;  
112.     osg::Vec3Array *quadVertexArray = new osg::Vec3Array;  
113.     quadVertexArray->push_back(osg::Vec3(-1.0f, 1.0f, 0.0f));  
114.     quadVertexArray->push_back(osg::Vec3(1.0f, 1.0f, 0.0f));  
115.     quadVertexArray->push_back(osg::Vec3(1.0f,-1.0f, 0.0f));  
116.     quadVertexArray->push_back(osg::Vec3(-1.0f,-1.0f, 0.0f));  
117.     quadGeometry->setVertexArray(quadVertexArray);  
118.   
119.     osg::Vec4Array *quadColorArray = new osg::Vec4Array;  
120.     quadColorArray->push_back(osg::Vec4(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f));  
121.     quadGeometry->setColorArray(quadColorArray);  
122.     quadGeometry->setColorBinding(osg::Geometry::BIND_OVERALL);  
123.   
124.     osg::DrawElementsUByte *vertexIndices = new osg::DrawElementsUByte(osg::PrimitiveSet::QUADS, 4);  
125.     vertexIndices->push_back(0);  
126.     vertexIndices->push_back(1);  
127.     vertexIndices->push_back(2);  
128.     vertexIndices->push_back(3);  
129.     quadGeometry->addPrimitiveSet(vertexIndices);  
130.     osg::Geode *quadGeode = new osg::Geode;  
131.     quadGeode->addDrawable(quadGeometry);  
132.     quadMT->addChild(quadGeode);  
133.   
134.     root->addChild(triangleMT);  
135.     root->addChild(quadMT);  
136.   
137.     return root;  
138. }  
139.   
140.   
141.   
142. int main( int argc, char** argv )  
143. {  
144.     QApplication app(argc, argv);  
145.     ViewerWidget* viewWidget = new ViewerWidget(buildScene());  
146.     viewWidget->setGeometry( 100, 100, 640, 480 );  
147.     viewWidget->show();  
148.     return app.exec();  
149. }