用OpenInventor实现的NeHe OpenGL教程－第九课

 

用OpenInventor实现的NeHe OpenGL教程－第九课

 

      

 

这节课我们将讨论如何在3D空间中移动物体，物体之间如何以透明方式显示。这节课我们还将首次讨论如何在OpenInventor中调用OpenGL函数。

 

       在程序开始的部分我们新定义了一些变量，这些变量的作用和NeHe教程中定义的变量有相同的作用。

SoTranslation*              g_pZoomTrans = NULL; // 用于放大/缩小场景

SoRotation*                 g_pTiltRotation = NULL;// 倾斜场景中的物体

SoRotation*                 g_pAntiTiltRotation = NULL;// 抵消掉场景中的倾斜

SoRotation*                 g_pStarSpinRotation = NULL;// 旋转星星

double                       tilt = 3.1415926 / 2.0;// 初始的倾斜角度

double                       zoom = -15.0;// 初始Z轴位置

double                       spin = 0.0f;

 

const int iStartNums = 50; // 定义星星的总数

 

和NeHe教程类似，我们也创建一个用来描述星星位置、颜色等信息的结构体

typedef struct tag_starts

{

     SoMaterial         *pStarColor; // 用来指定星星的颜色

     SoTranslation   *pStarPos;    // 用来指定星星距离中心的位置

     SoRotation         *pStarDir;    // 用来指定星星当前的角度

     SoRotation         *pAntiStarDir; // 用来抵消掉星星当前角度产生的影响

     float              dist;         // 星星距离中心的位置

     float              angle;        // 星星当前的角度

} STAR;

STAR stars[iStartNums]; // 定义一个星星的数组变量

 

       在函数BuildScene中，我们编写如下的代码。

void BuildScene(void)

{

     NeHe 教程在这节课使用了一种 glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA,GL_ONE) 的混合透明计算方法。这种透明方式在OpenInventor提供的透明类型中没有提供。不过没有关系，因为OpenInventor允许在程序中调用OpenGL的命令。当然我们不能直接调用OpenGL，因为我们知道在调用OpenGL函数的时候，当前线程必须要有一个合法的OpenGL Context,我们在编写OpenInventor程序的时候，根本就不需要考虑OpenGL Context的事情，这些事情都是OpenInventor内部的事情。如何在OpenInventor中使用OpenGL是一个比较高级的内容，读者可以查阅《The Inventor Mentor》一书中第17节课的内容。本节课我们使用SoCallback节点的方法来调用OpenGL。

首先我们要向场景中增加一个SoCallback节点，这个节点的作用是可以在它的回调函数中调用OpenGL函数。

     SoCallback *pGlCallback = new SoCallback();

     pGlCallback->setCallback(GlCB, NULL); // 设置用户自定义回调函数GLCB

     g_pOivSceneRoot->addChild(pGlCallback);

 

     向场景中增加纹理对象

     SoTexture2 *pTexture = new SoTexture2;

     pTexture->filename.setValue("../Data/Star.png");

     g_pOivSceneRoot->addChild(pTexture);

 

     向场景增加一个平移节点，主要用于放大/缩小场景中的物体。

     g_pZoomTrans = new SoTranslation;

     g_pZoomTrans->translation.setValue(0,0,zoom);// 在Z轴方向上移动

     g_pOivSceneRoot->addChild(g_pZoomTrans);

 

     向场景中增加一个旋转节点，使星星始终面向用户显示，作用和NeHe中的tilt作用一样。

     g_pTiltRotation = new SoRotation;

     g_pTiltRotation->rotation.setValue(SbVec3f(1,0,0),tilt);

     g_pOivSceneRoot->addChild(g_pTiltRotation);

 

     g_pAntiTiltRotation = new SoRotation;

     g_pAntiTiltRotation->rotation.setValue(SbVec3f(1,0,0),-tilt);

     g_pStarSpinRotation = new SoRotation;

     g_pStarSpinRotation->rotation.setValue(SbVec3f(0,0,1),spin);

 

     定义一个垂直于Z轴的平面，因为前面已经增加上一个纹理节点，所以纹理将贴在这个平面上，这个平面就显示成一个星星的图案。因为所有的星星都一样，不同的只是位置和旋转方向，所以我们可以定义一个Separator节点，将定义一个星星的所有节点都包含在这个Separator节点中，以后再共享使用这个节点。

     SoSeparator *pStarFaceSetSep = new SoSeparator;

     const float StarVertices[][3] = { {-1.0f, -1.0f, 0.0f}, {1.0f,-1.0f,0.0f}, {1.0f,1.0f,0.0f}, {-1.0f, 1.0f, 0.0f} };

     SoCoordinate3 *StarCoords = new SoCoordinate3;

     StarCoords->point.setValues(0, 4, StarVertices);

     pStarFaceSetSep->addChild(StarCoords);

     pStarFaceSetSep->addChild(new SoFaceSet);

 

 

     下面就要开始创建iStartNums个星星

     for(int i = 0; i < iStartNums; i++)

     {

         定义一个SoSeparator节点，用来保存当前这个星星的所有节点，这样做的目的是为了防止星星之间的节点会互相干扰。

         SoSeparator *pStarSep = new SoSeparator;

         g_pOivSceneRoot->addChild(pStarSep);

 

         随机定义星星的颜色

         stars[i].pStarColor = new SoMaterial;

         stars[i].pStarColor->diffuseColor.setValue((rand() % 256) / 256.0,(rand() % 256) / 256.0,(rand() % 256) / 256.0);

         stars[i].pStarColor->transparency = 0.3;

         pStarSep->addChild(stars[i].pStarColor);

 

         定义星星的旋转角度，初始都为0。注意OpenInventor使用角度的单位为弧度

         stars[i].angle = 0.0f;

         stars[i].pStarDir = new SoRotation;

         stars[i].pStarDir->rotation.setValue(SbVec3f(0,1,0),stars[i].angle);

         pStarSep->addChild(stars[i].pStarDir);

 

        定义星星的位置

         stars[i].dist = (float(i) / (float)iStartNums) * 5.0f;

         stars[i].pStarPos = new SoTranslation;

         stars[i].pStarPos->translation.setValue(stars[i].dist,0,0);

         pStarSep->addChild(stars[i].pStarPos);

 

         取消掉前面设置的旋转，平移。只有这样，星星才能始终面向用户显示

         stars[i].pAntiStarDir = new SoRotation;

         stars[i].pAntiStarDir->rotation.setValue(SbVec3f(0,1,0),-stars[i].angle);

         pStarSep->addChild(stars[i].pAntiStarDir);

 

         pStarSep->addChild(g_pAntiTiltRotation);

         pStarSep->addChild(g_pStarSpinRotation);

         pStarSep->addChild(pStarFaceSetSep);

     }

 

     定义键盘回调节点，响应用户按键事件

     SoEventCallback* pEventCallback = new SoEventCallback;

     pEventCallback->addEventCallback(SoKeyboardEvent::getClassTypeId(),KeyboardEventCB,g_pOivSceneRoot);

     g_pOivSceneRoot->addChild(pEventCallback);

 

     在NeHe教程中，星星是不断旋转的。NeHe教程是通过在消息空闲的时候来旋转星星的。这种方式的显示效果比较好，但特别占用CPU的时间。读者可以运行所有NeHe的教程例子代码，可以发现所有的例子代码程序CPU占用时间均为100%.我们这里不采用NeHe的方式。我们使用一个定时器的方式来旋转星星。定时器可以使用Windows的SetTimer函数来创建。不过OpenInventor也提供定时器节点，这里我们使用OpenInventor提供的定时器节点来旋转星星。关于定时器节点，读者可以查阅《The Inventor Mentor》一书中第12章的内容。

     SoTimerSensor * Timer = new SoTimerSensor(TimerSensorCB, NULL);

     Timer->setInterval(0.001);

     Timer->schedule();

}

 

     下面我们编写SoCallback节点的响应函数，在OpenInventor遍历到SoCallback节点时会调用这个函数。在这个函数中，我们可以调用OpenGL命令，因为这时OpenGL Context是合法的。

void GlCB(void *data, SoAction *action)

{

     if (action->isOfType(SoGLRenderAction::getClassTypeId()))

     {

         glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA,GL_ONE);// 定义混合计算公式

         glEnable(GL_BLEND);              // 启动混合运算

         glDisable(GL_DEPTH_TEST);        // 禁止深度检测

     }

}

 

     下面的代码是定时器响应函数，定时器会每个一段时间调用一次这个函数，我们在这个函数中修改星星的位置、方向和颜色。计算方法和NeHe教程中是相同的。

void TimerSensorCB(void * data, SoSensor *)

{

     for(int i = 0; i < iStartNums; i++)

     {

         stars[i].dist -= 0.01f;

         stars[i].angle += (float(i) / (float)iStartNums) * 3.1415926 / 180.0;

         if(stars[i].dist < 0.0f)

         {

              stars[i].dist += 5.0f;

              stars[i].pStarColor->diffuseColor.setValue((rand() % 256) / 256.0,(rand() % 256) / 256.0,(rand() % 256) / 256.0);

         }

         stars[i].pStarPos->translation.setValue(stars[i].dist,0,0);

         stars[i].pStarDir->rotation.setValue(SbVec3f(0,1,0),stars[i].angle);

         stars[i].pAntiStarDir->rotation.setValue(SbVec3f(0,1,0),-stars[i].angle);

        

         spin += 0.01f * 3.1415926 / 180.0;                                   

         g_pStarSpinRotation->rotation.setValue(SbVec3f(0,0,1),spin);

     }

}   

 

下面是键盘响应函数，我们在这个函数中响应上下箭头按键，Page_Up/Page_Down按键

void KeyboardEventCB(void *userData, SoEventCallback *pEventCB)

{

     const SoEvent *pEvent = pEventCB->getEvent();

 

     if(SO_KEY_PRESS_EVENT(pEvent,UP_ARROW))

     {

         绕X轴旋转场景，注意，角度是弧度。

         tilt -= 0.5f * 3.1415926 / 180.0;        

         g_pTiltRotation->rotation.setValue(SbVec3f(1,0,0),tilt);

         g_pAntiTiltRotation->rotation.setValue(SbVec3f(1,0,0),-tilt);

     }

     else

     if(SO_KEY_PRESS_EVENT(pEvent,DOWN_ARROW))

     {

         tilt += 0.5f * 3.1415926 / 180.0;

         g_pTiltRotation->rotation.setValue(SbVec3f(1,0,0),tilt);

         g_pAntiTiltRotation->rotation.setValue(SbVec3f(1,0,0),-tilt);

     }

     else

     if(SO_KEY_PRESS_EVENT(pEvent,PAGE_UP))

     {   

         放大场景

         zoom -= 0.2f;

         g_pZoomTrans->translation.setValue(0,0,zoom);

     }

     else

     if(SO_KEY_PRESS_EVENT(pEvent,PAGE_DOWN))

     {       

         缩小场景

         zoom += 0.2f;

         g_pZoomTrans->translation.setValue(0,0,zoom);

     }

     pEventCB->setHandled();

}

 

    剩下的代码和以前的代码都一样了。

 

       现在编译运行我们程序，屏幕上显示一群不断旋转的星星，效果很cool。读者可以试试按下左右方向键和PnUp/PnDn键，观察星星产生的变化。效果和NeHe第九课是相同的。

 

本课的完整代码 下载。（VC 2003 ＋ Coin2.5）

 

 

 

后记

OpenInventor是一种基于OpenGL的面向对象的三维图形软件开发包。使用这个开发包，程序员可以快速、简洁地开发出各种类型的交互式三维图形软件。这里不对OpenInventor做详细的介绍，读者如果感兴趣，可以阅读我的blog中的这篇文章《 OpenInventor 简介》。

 

NeHe教程是目前针对初学者来说最好的OpenGL教程，它可以带领读者由浅入深，循序渐进地掌握OpenGL编程技巧。到目前为止（2007年11月），NeHe教程一共有48节。我的计划是使用OpenInventor来实现所有48节课程同样的效果。目的是复习和巩固OpenGL的知识，同时与各位读者交流OpenInventor的使用技巧。

 

       因为篇幅的限制，我不会介绍NeHe教程中OpenGL的实现过程，因为NeHe的教程已经讲解的很清楚了，目前网络中也有NeHe的中文版本。我将使用VC 2003作为主要的编译器。程序框架采用和NeHe一样的Win32程序框架，不使用MFC。程序也可以在VC Express，VC 2005/2008中编译。我采用的OpenInventor开发环境是Coin，这是一个免费开源的OpenInventor开发库。文章 《 OpenInventor －Coin3D开发环境》 介绍了如何在VC中使用Coin。我使用的Coin版本是2.5。读者可以到 www.coin3d.org 中免费下载。

 

       读者可以在遵循GNU协议的条件下自由使用、修改本文的代码。水平的原因，代码可能不是最优化的，我随时期待读者的指正和交流。转载请注明。谢谢。

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