OpenSceneGraph三維渲染引擎設(shè)計(jì)與實(shí)踐

第1章 初識(shí)OpenSceneGraph（OSG）1
1．1 場(chǎng)景圖形初步2
1．1．1 場(chǎng)景圖形的概念2
1．1．2 具體實(shí)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(shì)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(gè)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(xiàng)22
2．2．4 高級(jí)編譯選項(xiàng)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(kāi)發(fā)預(yù)備知識(shí)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(duì)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(jī)制47
3．3．1 智能指針48
3．3．2 參照對(duì)象51
3．3．3 范例：智能指針的使用52
第4章 場(chǎng)景的組織結(jié)構(gòu)55
4．1 節(jié)點(diǎn)的定義與種類(lèi)56
4．1．1 場(chǎng)景圖形BVH樹(shù)56
4．1．2 節(jié)點(diǎn)的父子關(guān)系58
4．1．3 葉節(jié)點(diǎn)與組節(jié)點(diǎn)59
4．1．4 節(jié)點(diǎn)的功能與分類(lèi)62
4．2 節(jié)點(diǎn)的訪問(wèn)65
4．2．1 訪問(wèn)器機(jī)制65
4．2．2 節(jié)點(diǎn)的遍歷函數(shù)67
4．2．3 范例：節(jié)點(diǎn)屬性訪問(wèn)器68
4．2．4 節(jié)點(diǎn)的更新與事件回調(diào)70
4．2．5 范例：使用回調(diào)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)動(dòng)畫(huà)71
4．3 重要節(jié)點(diǎn)的功能實(shí)現(xiàn)74
4．3．1 空間變換節(jié)點(diǎn)74
4．3．2 范例：使用空間變換節(jié)點(diǎn)79
4．3．3 開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)81
4．3．4 范例：使用開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)82
4．3．5 細(xì)節(jié)層次節(jié)點(diǎn)（LOD）83
4．3．6 范例：使用LOD節(jié)點(diǎn)85
4．3．7 范例：節(jié)點(diǎn)代理86
第5章 繪制幾何對(duì)象與文字89
5．1 幾何元素的儲(chǔ)存90
5．1．1 頂點(diǎn)屬性90
5．1．2 頂點(diǎn)數(shù)組．顯示列表和VBO91
5．1．3 構(gòu)建幾何體對(duì)象94
5．1．4 范例：簡(jiǎn)易房屋100
5．2 幾何元素的繪制與訪問(wèn)103
5．2．1 幾何體的繪制實(shí)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(dòng)的線110
5．2．5 信息獲取和統(tǒng)計(jì)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(chǎng)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(shí)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(shī)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)方法139
6．2．2 紋理的分類(lèi)143
6．2．3 范例：場(chǎng)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(shí)現(xiàn)與訪問(wèn)152
6．3．1 將屬性應(yīng)用到場(chǎng)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(shí)時(shí)更新153
6．4 OSG與OpenGL著色語(yǔ)言155
6．4．1 OpenGL著色語(yǔ)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(chǎng)景中使用GLSL著色語(yǔ)言162
第7章 觀察我們的世界167
7．1 場(chǎng)景的觀察與變換168
7．1．1 OpenGL中的變換168
7．1．2 相機(jī)節(jié)點(diǎn)171
7．1．3 范例：鳥(niǎo)瞰圖相機(jī)174
7．2 圖形設(shè)備接口176
7．2．1 圖形設(shè)備與相機(jī)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(chǎng)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(jī)交互與圖形用戶接口197
8．1 獲取鼠標(biāo)和鍵盤(pán)消息198
8．1．1 事件適配器198
8．1．2 動(dòng)作適配器202
8．1．3 事件隊(duì)列與處理器203
8．1．4 范例：處理鍵盤(pán)事件205
8．2 三維人機(jī)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(chǎng)景拖曳器的實(shí)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(shí)現(xiàn)219
8．3．3 范例：使用WindowsAPI構(gòu)建渲染窗口221
第9章 場(chǎng)景中的動(dòng)畫(huà)效果225
9．1 場(chǎng)景動(dòng)畫(huà)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(dòng)畫(huà)頻道231
9．1．4 動(dòng)畫(huà)更新回調(diào)236
9．1．5 范例：關(guān)鍵幀路徑動(dòng)畫(huà)239
9．2 剛體動(dòng)畫(huà)242
9．2．1 簡(jiǎn)單路徑動(dòng)畫(huà)242
9．2．2 范例：使用路徑動(dòng)畫(huà)回調(diào)244
9．2．3 動(dòng)畫(huà)的多頻道融合245
9．2．4 范例：基本動(dòng)畫(huà)管理器246
9．3 角色與變形動(dòng)畫(huà)249
9．3．1 骨骼動(dòng)畫(huà)249
9．3．2 范例：骨骼運(yùn)動(dòng)252
9．3．3 變形體255
9．3．4 范例：對(duì)折硬紙257
9．4 渲染狀態(tài)與紋理動(dòng)畫(huà)259
9．4．1 漸進(jìn)動(dòng)畫(huà)（EaseMotion）259
9．4．2 范例：物體的淡入淡出262
9．4．3 紋理動(dòng)畫(huà)264
9．4．4 范例：紋理動(dòng)畫(huà)效果266
第10章 文件的讀寫(xiě)機(jī)制269
10．1 數(shù)據(jù)文件支持機(jī)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(xiě)接口277
10．2 文件讀寫(xiě)插件279
10．2．1 插件的編寫(xiě)和注冊(cè)279
10．2．2 插件的職責(zé)鏈機(jī)制283
10．2．3 文件讀寫(xiě)回調(diào)285
10．3 插件設(shè)計(jì)方法287
10．3．1 范例：簡(jiǎn)單插件設(shè)計(jì)287
10．3．2 范例：文件讀取進(jìn)度290
10．4 OSG（即．osg）格式及其擴(kuò)展292
10．4．1 封裝器292
10．4．2 場(chǎng)景擴(kuò)展庫(kù)插件295
第11章 場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)更新與裁減297
11．1 場(chǎng)景的更新流程298
11．1．1 人機(jī)交互事件的更新298
11．1．2 用戶請(qǐng)求與系統(tǒng)調(diào)度的更新299
11．2 場(chǎng)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(wèn)器303
11．2．3 狀態(tài)樹(shù)與狀態(tài)節(jié)點(diǎn)305
11．2．4 狀態(tài)樹(shù)的構(gòu)建309
11．2．5 裁減回調(diào)312
11．3 數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)調(diào)度313
11．3．1 動(dòng)態(tài)調(diào)度技術(shù)概述313
11．3．2 分頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)314
11．3．3 范例：分頁(yè)LOD節(jié)點(diǎn)316
11．3．4 分頁(yè)圖像庫(kù)318
第12章 場(chǎng)景的多線程渲染319
12．1 多線程開(kāi)發(fā)技術(shù)概述320
12．1．1 多線程開(kāi)發(fā)的常用概念320
12．1．2 OpenThreads庫(kù)簡(jiǎn)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(chǎng)景渲染流程327
12．2．1 OSG狀態(tài)機(jī)327
12．2．2 構(gòu)建場(chǎng)景渲染樹(shù)333
12．2．3 渲染樹(shù)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(shí)現(xiàn)341
12．3．1 渲染器與場(chǎng)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(jī)繪制模型350
12．3．6 數(shù)據(jù)變度351
第13章 開(kāi)源社區(qū)與未來(lái)353
13．1 基于OSG的開(kāi)源工程354
13．1．1 地形與地理信息354
13．1．2 特效實(shí)現(xiàn)356
13．1．3 擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)組件358
13．1．4 數(shù)據(jù)和場(chǎng)景管理358
13．1．5 其他語(yǔ)言封裝360
13．2 開(kāi)發(fā)者資源360
13．2．1 實(shí)用網(wǎng)址360
13．2．2 用戶群體簡(jiǎn)介361
13．3 十條箴言363
主要參考資料365