OpenSceneGraph三維渲染引擎設(shè)計與實踐

第1章 初識OpenSceneGraph（OSG）1
1．1 場景圖形初步2
1．1．1 場景圖形的概念2
1．1．2 具體實現(xiàn)：三維渲染引擎2
1．1．3 主流渲染引擎介紹3
1．2 OpenSceneGraph概述4
1．2．1 誕生與發(fā)展4
1．2．2 優(yōu)勢與不足5
1．3 OpenSceneGraph的組成結(jié)構(gòu)6
1．3．1 核心結(jié)構(gòu)6
1．3．2 資源獲取8
1．3．3 中文社區(qū)8
第2章 OSG的安裝與調(diào)試9
2．1 快速安裝和使用10
2．1．1 下載預(yù)編譯包10
2．1．2 設(shè)置環(huán)境變量11
2．1．3 建立工程環(huán)境13
2．1．4 范例：第一個程序15
2．2 從源代碼進(jìn)行編譯16
2．2．1 OSG源代碼的獲取與更新16
2．2．2 編譯環(huán)境生成工具CMake19
2．2．3 基本編譯選項22
2．2．4 高級編譯選項25
2．3 調(diào)試輸入與輸出28
2．3．1 命令行輸入28
2．3．2 調(diào)試輸出29
第3章 開發(fā)預(yù)備知識31
3．1 基本數(shù)學(xué)組件32
3．1．1 二維與多維向量32
3．1．2 四元數(shù)35
3．1．3 矩陣37
3．1．4 包圍體41
3．2 數(shù)組對象44
3．2．1 數(shù)據(jù)數(shù)組44
3．2．2 數(shù)據(jù)索引數(shù)組46
3．3 內(nèi)存管理機制47
3．3．1 智能指針48
3．3．2 參照對象51
3．3．3 范例：智能指針的使用52
第4章 場景的組織結(jié)構(gòu)55
4．1 節(jié)點的定義與種類56
4．1．1 場景圖形BVH樹56
4．1．2 節(jié)點的父子關(guān)系58
4．1．3 葉節(jié)點與組節(jié)點59
4．1．4 節(jié)點的功能與分類62
4．2 節(jié)點的訪問65
4．2．1 訪問器機制65
4．2．2 節(jié)點的遍歷函數(shù)67
4．2．3 范例：節(jié)點屬性訪問器68
4．2．4 節(jié)點的更新與事件回調(diào)70
4．2．5 范例：使用回調(diào)實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)動畫71
4．3 重要節(jié)點的功能實現(xiàn)74
4．3．1 空間變換節(jié)點74
4．3．2 范例：使用空間變換節(jié)點79
4．3．3 開關(guān)節(jié)點81
4．3．4 范例：使用開關(guān)節(jié)點82
4．3．5 細(xì)節(jié)層次節(jié)點（LOD）83
4．3．6 范例：使用LOD節(jié)點85
4．3．7 范例：節(jié)點代理86
第5章 繪制幾何對象與文字89
5．1 幾何元素的儲存90
5．1．1 頂點屬性90
5．1．2 頂點數(shù)組．顯示列表和VBO91
5．1．3 構(gòu)建幾何體對象94
5．1．4 范例：簡易房屋100
5．2 幾何元素的繪制與訪問103
5．2．1 幾何體的繪制實現(xiàn)函數(shù)103
5．2．2 數(shù)據(jù)的更新顯示108
5．2．3 幾何體的更新回調(diào)109
5．2．4 范例：躍動的線110
5．2．5 信息獲取和統(tǒng)計112
5．2．6 范例：使用仿函數(shù)遍歷幾何體113
5．3 位圖的顯示116
5．3．1 圖像與圖像的繪制116
5．3．2 范例：在場景中繪制位圖119
5．4 文字的顯示120
5．4．1 文字的繪制方法120
5．4．2 文字的繪制實現(xiàn)函數(shù)123
5．4．3 字符編碼格式124
5．4．4 范例：一首古詩127
第6章 設(shè)置紋理和渲染屬性131
6．1 渲染屬性與模式132
6．1．1 OpenGL中的渲染狀態(tài)設(shè)置132
6．1．2 節(jié)點的渲染狀態(tài)集合132
6．1．3 渲染屬性概覽135
6．2 紋理與紋理屬性139
6．2．1 紋理的實現(xiàn)方法139
6．2．2 紋理的分類143
6．2．3 范例：場景中的紋理設(shè)置146
6．2．4 范例：紋理的明細(xì)層次（Mipmap）149
6．3 屬性的實現(xiàn)與訪問152
6．3．1 將屬性應(yīng)用到場景152
6．3．2 渲染狀態(tài)集回調(diào)153
6．3．3 范例：霧參數(shù)的實時更新153
6．4 OSG與OpenGL著色語言155
6．4．1 OpenGL著色語言155
6．4．2 著色器屬性159
6．4．3 一致變量回調(diào)162
6．4．4 范例：在場景中使用GLSL著色語言162
第7章 觀察我們的世界167
7．1 場景的觀察與變換168
7．1．1 OpenGL中的變換168
7．1．2 相機節(jié)點171
7．1．3 范例：鳥瞰圖相機174
7．2 圖形設(shè)備接口176
7．2．1 圖形設(shè)備與相機176
7．2．2 窗口與像素緩存（PixelBuffer）179
7．2．3 渲染到紋理（RenderToTexture）181
7．2．4 范例：將場景渲染到紋理183
7．3 視景器186
7．3．1 視景器的主要工作186
7．3．2 單視景器與多視景器188
7．3．3 范例：投影墻顯示191
7．3．4 范例：多視景器系統(tǒng)192
7．3．5 視景器輔助部件194
第8章 人機交互與圖形用戶接口197
8．1 獲取鼠標(biāo)和鍵盤消息198
8．1．1 事件適配器198
8．1．2 動作適配器202
8．1．3 事件隊列與處理器203
8．1．4 范例：處理鍵盤事件205
8．2 三維人機交互工具207
8．2．1 漫游器207
8．2．2 拖曳器210
8．2．3 范例：場景拖曳器的實現(xiàn)214
8．3 二維圖形用戶接口217
8．3．1 窗口設(shè)備217
8．3．2 Windows下窗口設(shè)備的實現(xiàn)219
8．3．3 范例：使用WindowsAPI構(gòu)建渲染窗口221
第9章 場景中的動畫效果225
9．1 場景動畫基本組件226
9．1．1 關(guān)鍵幀226
9．1．2 采樣與插值228
9．1．3 動畫頻道231
9．1．4 動畫更新回調(diào)236
9．1．5 范例：關(guān)鍵幀路徑動畫239
9．2 剛體動畫242
9．2．1 簡單路徑動畫242
9．2．2 范例：使用路徑動畫回調(diào)244
9．2．3 動畫的多頻道融合245
9．2．4 范例：基本動畫管理器246
9．3 角色與變形動畫249
9．3．1 骨骼動畫249
9．3．2 范例：骨骼運動252
9．3．3 變形體255
9．3．4 范例：對折硬紙257
9．4 渲染狀態(tài)與紋理動畫259
9．4．1 漸進(jìn)動畫（EaseMotion）259
9．4．2 范例：物體的淡入淡出262
9．4．3 紋理動畫264
9．4．4 范例：紋理動畫效果266
第10章 文件的讀寫機制269
10．1 數(shù)據(jù)文件支持機制270
10．1．1 文件格式概述270
10．1．2 OSG支持的文件格式272
10．1．3 基本文件讀寫接口277
10．2 文件讀寫插件279
10．2．1 插件的編寫和注冊279
10．2．2 插件的職責(zé)鏈機制283
10．2．3 文件讀寫回調(diào)285
10．3 插件設(shè)計方法287
10．3．1 范例：簡單插件設(shè)計287
10．3．2 范例：文件讀取進(jìn)度290
10．4 OSG（即．osg）格式及其擴展292
10．4．1 封裝器292
10．4．2 場景擴展庫插件295
第11章 場景的動態(tài)更新與裁減297
11．1 場景的更新流程298
11．1．1 人機交互事件的更新298
11．1．2 用戶請求與系統(tǒng)調(diào)度的更新299
11．2 場景的裁減流程300
11．2．1 裁減的意義與常用技術(shù)300
11．2．2 裁減訪問器303
11．2．3 狀態(tài)樹與狀態(tài)節(jié)點305
11．2．4 狀態(tài)樹的構(gòu)建309
11．2．5 裁減回調(diào)312
11．3 數(shù)據(jù)的動態(tài)調(diào)度313
11．3．1 動態(tài)調(diào)度技術(shù)概述313
11．3．2 分頁數(shù)據(jù)庫314
11．3．3 范例：分頁LOD節(jié)點316
11．3．4 分頁圖像庫318
第12章 場景的多線程渲染319
12．1 多線程開發(fā)技術(shù)概述320
12．1．1 多線程開發(fā)的常用概念320
12．1．2 OpenThreads庫簡介321
12．1．3 范例：線程的創(chuàng)建與控制324
12．1．4 OSG操作線程325
12．2 基本場景渲染流程327
12．2．1 OSG狀態(tài)機327
12．2．2 構(gòu)建場景渲染樹333
12．2．3 渲染樹的優(yōu)化排序338
12．2．4 范例：廣告牌森林339
12．3 多種線程模型的討論與實現(xiàn)341
12．3．1 渲染器與場景視圖341
12．3．2 單線程模型347
12．3．3 多設(shè)備裁減/繪制模型348
12．3．4 多設(shè)備繪制模型349
12．3．5 多相機繪制模型350
12．3．6 數(shù)據(jù)變度351
第13章 開源社區(qū)與未來353
13．1 基于OSG的開源工程354
13．1．1 地形與地理信息354
13．1．2 特效實現(xiàn)356
13．1．3 擴展節(jié)點組件358
13．1．4 數(shù)據(jù)和場景管理358
13．1．5 其他語言封裝360
13．2 開發(fā)者資源360
13．2．1 實用網(wǎng)址360
13．2．2 用戶群體簡介361
13．3 十條箴言363
主要參考資料365