Ogre地形组件学习
以前学习笔记的角度是从程序流程，今次学习OGRE地形试着换个角度，我觉得这样的总结更方便日后查阅。
OGRE的地形部分分两个Component,Terrain和Paging，各由一些类构成。只要结合demo程序的流程搞清楚每个类的作用及各个类之间的关系，就能更深入探索OGRE地形处理机制(chunk lod,texture splat,skirt)了。
仔细研究下保存的地形数据dat文件的内容，也对学习地形很有帮助:
跟terrain有关的类：
Terrain:
Terrain的实例化对象就是一个Terrain Instance.
getLayerBlendMap()方法，为地形进行纹理splat时调用。如下：
代码
//
sync load since we want everything in place when we start
mTerrainGroup
->
loadAllTerrains(
true
);
if
(mTerrainsImported)
{
Ogre::TerrainGroup::TerrainIterator ti
=
mTerrainGroup
->
getTerrainIterator();
while
(ti.hasMoreElements())
{
Ogre::Terrain
*
t
=
ti.getNext()
->
instance;
initBlendMaps(t);
}
}
void
BasicTutorial3::initBlendMaps(Ogre::Terrain
*
terrain)
{
Ogre::TerrainLayerBlendMap
*
blendMap0
=
terrain
->
getLayerBlendMap(
1
);
Ogre::TerrainLayerBlendMap
*
blendMap1
=
terrain
->
getLayerBlendMap(
2
);
Ogre::Real minHeight0
=
70
;
Ogre::Real fadeDist0
=
40
;
Ogre::Real minHeight1
=
70
;
Ogre::Real fadeDist1
=
15
;
float
*
pBlend1
=
blendMap1
->
getBlendPointer();
for
(Ogre::uint16 y
=
0
; y
<
terrain
->
getLayerBlendMapSize();
++
y)
{
for
(Ogre::uint16 x
=
0
; x
<
terrain
->
getLayerBlendMapSize();
++
x)
{
Ogre::Real tx, ty;
blendMap0
->
convertImageToTerrainSpace(x, y,
&
tx,
&
ty);
Ogre::Real height
=
terrain
->
getHeightAtTerrainPosition(tx, ty);
Ogre::Real val
=
(height
-
minHeight0)
/
fadeDist0;
val
=
Ogre::Math::Clamp(val, (Ogre::Real)
0
, (Ogre::Real)
1
);
val
=
(height
-
minHeight1)
/
fadeDist1;
val
=
Ogre::Math::Clamp(val, (Ogre::Real)
0
, (Ogre::Real)
1
);
*
pBlend1
++
=
val;
}
}
blendMap0
->
dirty();
blendMap1
->
dirty();
blendMap0
->
update();
blendMap1
->
update();
}
update()方法，在Demo中是以每秒20次对每个Terrain调用该方法。作用是更新dirty sections的如下数据：
- The terrain geometry
- The terrain error metrics which determine LOD transitions
- The terrain normal map, if present
- The terrain lighting map, if present
- The terrain composite map, if present
TerrainGlobalOptions:
TerrainGlobalOptions必须在使用其他地形类之前构造。该类用来配置地形的全局选项，如：setMaxPixelError(),setLightMapDirection(),setCompositeMapDiffuse()这些。
TerrainGroup:
TerrainGroup管理构成整个世界的若干Terrain Instance。
含有Protected成员变量：TerrainSlotMap mTerrainSlots;
typedef map<uint32, TerrainSlot*>::type Ogre::TerrainGroup::TerrainSlotMap
这个映射表即是根据TerrainSlot的16位x,y索引值打包成32位ID，来映射到具体的TerrainSlot。
而TerrainSlot有公共成员变量:
TerrainSlotDefinition def; //TerrainSlotDefinition结构体包含了该slot是由地形文件还是ImportData定义的情况
Terrain * instance;
这就将TerrainGroup,Terrain，TerrainSlot,TerrainSlotDefinition联系起来了：TerrainGroup是总管，管理所有的TerrainSlot，每个TerrainSlot对应一个Terrain实例和TerrainSlotDefinition。
getDefaultImportSettings()方法，在这里设置所有地形实例的公共属性(ImportData结构体) ，如terrainsize,worldsize,纹理layer等。
defineTerrain方法有多种调用形式，即我们能通过不同方法来定义slot。根据API文档说明，貌似加载地形实例与定义slot是不能混为一谈的，后者只是在Terrain Grid中定义一个槽，占个位置先而已，而并没有实际加载地形，这是为了support background preparation of this terrain instance。slot（0,0）表示Terrain Grid的中心，往右x增加，往上y增加，有正负值。
defineTerrain(x,y)，如果从已保存地形数据的dat文件来加载地形实例,则调用该函数。
defineTerrain(x,y,constantHeight)，用来定义一个平坦地形slot.
defineTerrain(x,y,img),从高度图来定义slot.这用于第一次运行程序时(无地形dat文件)，以后就能直接调用第一种形式了。
loadAllTerrains(bool synchronous = false)方法，这才是真正开始加载地形了。参数表示是否同步加载，是则加载强制发生在主线程中。
加载完地形，如果这是第一次运行程序，如前所述，我们是通过defineTerrain(x,y,img)来定义地形高度数据的，也就是还没有给地形贴上纹理。所以要给TerrainGroup中的每个地形实例都完成这项工作。见Terrain类的分析。
saveAllTerrains(),第一次运行程序时调用，将地形数据写入地形dat文件中保存在硬盘上，以后运行程序时直接读入就行了。
freeTemporaryResources()方法,地形构造完成后调用该方法，释放临时资源，提高程序效率。
isDerivedDataUpdateInProgress()，询问是否Derived Data(Light Map,Normal Map,Composite Map)正在处理中或已经处理完了，可以用来做label提示用户。
TerrainLayerBlendMap :
该类管理每层纹理的Blend Map.即Terrain的该层纹理怎么与前几层的结果相Alpha混合。API文档说得很清楚，每层的Blend Map其实只是最终Blend Texture的一个RGBA channel。我们在mTerrainGroup->getDefaultImportSettings()设置地形的公共属性时，已经设置好了一共有几层Terrain layer,每层由什么纹理构成，如下：
代码
//
Configure default import settings for if we use imported image
Ogre::Terrain::ImportData
&
defaultimp
=
mTerrainGroup
->
getDefaultImportSettings();
defaultimp.terrainSize
=
513
;
defaultimp.worldSize
=
12000.0f
;
defaultimp.inputScale
=
600
;
defaultimp.minBatchSize
=
33
;
defaultimp.maxBatchSize
=
65
;
//
textures
defaultimp.layerList.resize(
3
);
defaultimp.layerList[
0
].worldSize
=
100
;
defaultimp.layerList[
0
].textureNames.push_back(
"
dirt_grayrocky_diffusespecular.dds
"
);
defaultimp.layerList[
0
].textureNames.push_back(
"
dirt_grayrocky_normalheight.dds
"
);
defaultimp.layerList[
1
].worldSize
=
30
;
defaultimp.layerList[
1
].textureNames.push_back(
"
grass_green-01_diffusespecular.dds
"
);
defaultimp.layerList[
1
].textureNames.push_back(
"
grass_green-01_normalheight.dds
"
);
defaultimp.layerList[
2
].worldSize
=
200
;
defaultimp.layerList[
2
].textureNames.push_back(
"
growth_weirdfungus-03_diffusespecular.dds
"
);
defaultimp.layerList[
2
].textureNames.push_back(
"
growth_weirdfungus-03_normalheight.dds
"
);
具体的纹理splat过程见前面对Terrian类的笔记。
TerrainMaterialGenerator:
地形材质生成的基类，根据渲染需要子类化它。
TerrainMaterialGeneratorA：
Demo中用到了它的SM2Profile这个内嵌类，而SM2Profile继承自TerrainMaterialGenerator::Profile。
通过TerrainGlobalOptions::getDefaultMaterialGenerator()获取默认材质生成器，然后Demo中用SM2Profile进行了一些控制材质接收阴影的相关设置。
这部分完全没看懂，关于这两个类和地形的材质部分有待深入了解。
TerrainQuadTreeNode:
每个Terrain对象都有一棵四叉树。
通过对OGRE wiki的基础教程三学习，基本了解了地形的构建过程。但是我知道OGRE的地形是采用的chunk LOD,渲染机制包括四叉树，裂缝修补，geomorphing这些都还没在代码中看到。不过了解过chunked LOD的同学都知道，该算法里面有一个四叉树，储存了计算好的每个细节层次的各个chunk对应的误差尺度。在渲染地形时，用其来进行LOD选择。
该类应该就是完成这些工作，还有skirt index的计算，各个细节层次chunk的顶点，索引缓存具体怎么由该类来进行分配计算和管理现在没搞清楚。
找到的资料：
Terrain::distributeVertexData按照OgreTerrain的LOD算法，找到拥有vertex的TerrainQuadTreeNode，然后调用assignVertexData，开始创建缓冲区VertexDataRecord。VertexDataRecord包含了vertex data和index data。
关于实时对地形的编辑，如高度值，各层纹理blend，可以参考demo的代码：
代码
void
doTerrainModify(Terrain
*
terrain,
const
Vector3
&
centrepos, Real timeElapsed)
{
Vector3 tsPos;
terrain
->
getTerrainPosition(centrepos,
&
tsPos);
//
centrepos是中心编辑点，即鼠标停留在地形上的位置。这里把该点从世界空间转换到地形空间。
//
对于地形，有三个坐标系：世界空间，顶点空间，地形空间。
//
顶点空间即从左下的(0,0)到右上的(2^n,2^n)
//
地形空间即从左下的(0,0)到右上的(1,1)
#if
OGRE_PLATFORM != OGRE_PLATFORM_IPHONE
if
(mKeyboard
->
isKeyDown(OIS::KC_EQUALS)
||
mKeyboard
->
isKeyDown(OIS::KC_MINUS))
{
switch
(mMode)
{
case
MODE_EDIT_HEIGHT:
{
//
we need point coords
Real terrainSize
=
(terrain
->
getSize()
-
1
);
//
mBrushSizeTerrain决定变化区域的大小
long
startx
=
(tsPos.x
-
mBrushSizeTerrainSpace)
*
terrainSize;
long
starty
=
(tsPos.y
-
mBrushSizeTerrainSpace)
*
terrainSize;
long
endx
=
(tsPos.x
+
mBrushSizeTerrainSpace)
*
terrainSize;
long
endy
=
(tsPos.y
+
mBrushSizeTerrainSpace)
*
terrainSize;
startx
=
std::max(startx,
0L
);
starty
=
std::max(starty,
0L
);
endx
=
std::min(endx, (
long
)terrainSize);
endy
=
std::min(endy, (
long
)terrainSize);
//
有了这四个点，我们就得到了一个编辑区域矩形，接下来很容易想到可以采用权值
//
来修改每个顶点的新高度：距离中心编辑点越近，权值越大，这样最后就能形成
//
平滑的圆锥形的修改后地形。
for
(
long
y
=
starty; y
<=
endy;
++
y)
{
for
(
long
x
=
startx; x
<=
endx;
++
x)
{
Real tsXdist
=
(x
/
terrainSize)
-
tsPos.x;
Real tsYdist
=
(y
/
terrainSize)
-
tsPos.y;
Real weight
=
std::min((Real)
1.0
,
Math::Sqrt(tsYdist
*
tsYdist
+
tsXdist
*
tsXdist)
/
Real(
0.5
*
mBrushSizeTerrainSpace));
//
根据当前编辑顶点到中心编辑顶点的两点间距离算出权值，该步是距离越大，权值越大
weight
=
1.0
-
(weight
*
weight);
//
我们需要的是，距离越大，权值越小.
float
addedHeight
=
weight
*
250.0
*
timeElapsed;
//
根据权值计算该点的高度变化值
float
newheight;
if
(mKeyboard
->
isKeyDown(OIS::KC_EQUALS))
newheight
=
terrain
->
getHeightAtPoint(x, y)
+
addedHeight;
else
newheight
=
terrain
->
getHeightAtPoint(x, y)
-
addedHeight;
terrain
->
setHeightAtPoint(x, y, newheight);
//
修改该点高度值
}
}
if
(mHeightUpdateCountDown
==
0
)
mHeightUpdateCountDown
=
mHeightUpdateRate;
}
break
;
实时编辑各层layer的blend值也很相似，要根据编辑层的blend map size在image sapce进行blend data的修改，然后update().
实在是不好学啊，内容太特么的多了，脑袋完全是晕的，还有Paging组件呢。 T T
TerrainGruop::LoadAllTerrain()读取完了地形数据后，构造整个QuadTree。一个单边513的Terrain会得到如图示的2个树: