用OpenInventor实现的NeHe OpenGL教程－第十课

 

用OpenInventor实现的NeHe OpenGL教程－第十课

 

      

 

这节课我们将加载一个3D场景，并在这个场景中做自由漫游。读者将看到加载3D场景不是一件很难的事情，难点是3D场景的数据组织。不过这些是美工的事情，和我们程序员关系不大 ^_^ 。

 

       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。

SoTexture2*                 g_pTexture = NULL; // 场景的纹理对象

SoComplexity*               g_pComplexity = NULL;// 定义纹理的精度

SoTranslation*              g_pPosTrans = NULL; // 定义当前位置

SoRotation*                 g_pLookupdownRotation = NULL;// 定义当前视线的上下方向

SoRotation*                 g_pScenerotyRotation = NULL;// 定义当前视线的方向

 

       下面这些变量和NeHe教程中定义的同名变量含义相同。请读者参考NeHe教程

const float piover180 = 0.0174532925f; // 角度和弧度之间转换因子

float heading = 0.0f;

float xpos = 0.0f;

float zpos = 0.0f;

 

float yrot = 0.0f;

float walkbias = 0;

float walkbiasangle = 0;

float lookupdown = 0.0f;

bool  bBlend = false;

 

       定义一个顶点数据结构

typedef struct tagVERTEX

{

     float x,y,z; // 顶点的位置

     float u,v; // 顶点的纹理坐标

}VERTEX;

 

     定义一个三角面数据结构，每个三角面有三个顶点构成的

typedef struct tagTRIANGLE

{

     VERTEX   vertex[3];

}TRIANGLE;

 

     定义整个场景包含的所有三角面

typedef  struct tagSECTOR

{

     int iNumTriangle; // 三角面的个数

     TRIANGLE *pTriangle;// 三角面的数据

}SECTOR;

 

从数据文件中读一行字符串

void readstr(FILE *f,char *string)

{

     do

     {

         fgets(string, 255, f);

     } while ((string[0] == '/') || (string[0] == '/n'));

}

 

下面的函数将从world.txt数据文件中读入场景数据，数据保存在Sector变量中，场景数据包括每个顶点的位置坐标和纹理坐标。 SetupWorld函数已经在NeHe教程中做了很详细的解释，这里就不在重复了。至于world.txt文件是如何得到的，我想只有NeHe自己知道，可能是用专门的模型建模软件生成的。

void SetupWorld()

{

……………… .

}

 

       在函数BuildScene中，我们编写如下的代码。

void BuildScene(void)

{

     首先加载场景数据

     SetupWorld();

 

     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。这个节点的作用我们在本教程的第九课已经做了介绍。

     SoCallback *pGlCallback = new SoCallback();

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

     g_pOivSceneRoot->addChild(pGlCallback);

     设置光照模型为BASE_COLOR

     SoLightModel *pSoLightModel = new SoLightModel;

     pSoLightModel->model = SoLazyElement::BASE_COLOR;

     g_pOivSceneRoot->addChild(pSoLightModel);

 

     增加上控制视线上下方向的旋转节点

     g_pLookupdownRotation = new SoRotation;

     g_pLookupdownRotation->rotation.setValue(SbVec3f(1.0f,0,0),0);

     g_pOivSceneRoot->addChild(g_pLookupdownRotation);

 

增加上控制视线上下方向的旋转节点

     g_pScenerotyRotation = new SoRotation;

     g_pScenerotyRotation->rotation.setValue(SbVec3f(0,1.0f,0),3.1415 * 2);

     g_pOivSceneRoot->addChild(g_pScenerotyRotation);

 

     增加上控制当前漫游位置的平移节点

     g_pPosTrans = new SoTranslation;

     xpos -= (float)sin(heading * piover180) * 0.05f;

     zpos -= (float)cos(heading * piover180) * 0.05f;

     if (walkbiasangle >= 359.0f)

         walkbiasangle = 0.0f;

     else

         walkbiasangle += 10;

     walkbias = (float)sin(walkbiasangle * piover180) / 20.0f;

     g_pPosTrans->translation.setValue(-xpos,-walkbias - 0.25f,-zpos);

     g_pOivSceneRoot->addChild(g_pPosTrans);

 

     加载纹理数据

     g_pComplexity = new SoComplexity;

     g_pComplexity->textureQuality = 0.1;

     g_pOivSceneRoot->addChild(g_pComplexity);

 

     g_pTexture = new SoTexture2;

     g_pTexture->filename.setValue("../Data/Mud.png");

     g_pOivSceneRoot->addChild(g_pTexture);

 

     下面将增加场景数据。我们从world.txt数据文件中读取的数据，不适合直接在OpenInventor中使用，必须做一下转换。OpenInventor的顶点数据和纹理坐标数据是分离的，是保存在不同的节点中，而我们从world.txt中读取的数据，顶点和纹理数据是放在一个结构体中。所以我们要做如下的转换。

 

     int32_t *pNumVertices = new int32_t[Sector.iNumTriangle]; // 保存文件面的顶点数

     SbVec3f *pVertices = new SbVec3f[Sector.iNumTriangle * 3];// 保存所有顶点坐标数据

     SbVec2f *pTextureCoord = new SbVec2f[Sector.iNumTriangle * 3];// 保存所有顶点纹理坐标数据

    for (int i = 0; i < Sector.iNumTriangle; i++)

     {

         pVertices[i * 3].setValue( Sector.pTriangle[i].vertex[0].x,

Sector.pTriangle[i].vertex[0].y,

Sector.pTriangle[i].vertex[0].z);

         pVertices[i * 3 + 1].setValue(   Sector.pTriangle[i].vertex[1].x,

Sector.pTriangle[i].vertex[1].y,

Sector.pTriangle[i].vertex[1].z);

         pVertices[i * 3 + 2].setValue(   Sector.pTriangle[i].vertex[2].x,

Sector.pTriangle[i].vertex[2].y,

Sector.pTriangle[i].vertex[2].z);

 

         pTextureCoord[i * 3].setValue(   Sector.pTriangle[i].vertex[0].u,

Sector.pTriangle[i].vertex[0].v);

         pTextureCoord[i * 3 + 1].setValue(   Sector.pTriangle[i].vertex[1].u,

Sector.pTriangle[i].vertex[1].v);

         pTextureCoord[i * 3 + 2].setValue(   Sector.pTriangle[i].vertex[2].u,

Sector.pTriangle[i].vertex[2].v);

 

         pNumVertices[i] = 3;

     }

 

    增加上保存顶点的节点，用来指定所有顶点数据

     SoCoordinate3 *Coords = new SoCoordinate3;

     Coords->point.setValues(0,Sector.iNumTriangle * 3,pVertices);

     g_pOivSceneRoot->addChild(Coords);

     delete []pVertices; // 数据已经保存在OpenInventor内部了，所以我们自己申请的内存要释放掉。

 

     增加上保存顶点纹理坐标的节点

     SoTextureCoordinate2 *texCoord = new SoTextureCoordinate2;

     texCoord->point.setValues(0,Sector.iNumTriangle * 3,pTextureCoord);

     g_pOivSceneRoot->addChild(texCoord);

     delete []pTextureCoord;

 

     定义每个平面

     SoFaceSet *FaceSet = new SoFaceSet;

     FaceSet->numVertices.setValues(0, Sector.iNumTriangle, pNumVertices);

     g_pOivSceneRoot->addChild(FaceSet);

     delete []pNumVertices;

 

     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);

}

 

     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()))

     {

         if(bBlend)

         {

              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

          }

         else

         {

              glDisable(GL_BLEND);

              glEnable(GL_DEPTH_TEST);

         }

     }

}

 

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,其中计算当前位置和方向的公式和NeHe完全一样，读者可以参考NeHe教程，这里就不详细介绍了。请注意，OpenInventor角度的单位为弧度

void KeyboardEventCB(void *userData, SoEventCallback *pEventCB)

{

…………………

}

 

       现在编译运行我们程序，屏幕上会显示一个房间。读者可以按下前后箭头键来前后运动，按下左右方向键可以转动当前视线方向，按下PnUp/PnDn键来改变当前视线的上下方向。效果类似我们玩的很多第一人称游戏。按下F键可以改变纹理的品质。按下B键场景将透明显示。所有的效果和NeHe第十课是相同的。

 

       有一些补充需要说明一下，读者测试本课程的例子程序时，可能会感觉我们的程序没有NeHe的程序的运动速度快。这是因为我们是在响应键盘的地方更新场景，而我们知道，当按下键盘某个按键后，键盘硬件会持续发送按键消息，但这些消息之间是有时间间隔的。NeHe框架中采用的是在消息空闲的时候更新场景，所以它的更新频率要远高于我们，当然运动速度就要快些。但这样做的代价也是很大的，可能会导致CPU总是100%.

 

       当我们在场景中漫游时，如果向前走，NeHe采用的方法是让场景中所有物体都沿着反方向运动，也就是说我们自己不动，场景中的物体在以反方向运动。这样做虽然可以达到漫游的目的，但和我们主观感觉不同。在OpenInventor中，我们可以得到当前的照相机对象，我们可以控制照相机的位置和方向，这种方式和我们在现实中观察物体的方式是一样的，比较符合我们的思维，代码也更加容易理解。读者如果感兴趣的话，可以试试用这种方式实现场景漫游。

 

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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