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osgFX扩展库-异性光照、贴图、卡通特效（1）

news 2026/1/20 15:06:44

        本章将简单介绍 osgFX扩展库及osgSim 扩展库。osgFX库用得比较多,osgSim库不常用，因此，这里只对这个库作简单的说明。

osgFX扩展库

        osgFX是一个OpenSceneGraph 的附加库，是一个用于实现一致、完备、可重用的特殊效果的构架工具，其效果可以添加到OSG 的节点中，它同时还包含了一系列预定义好的特殊效果。可以用一个简单的继承关系图来表示，如图 12-1 。

图 12-1 osgFX类的承关系图

 

异性光照特效

        各向异性光照(Anisotropic Lighting)特效使用单一通道，它使用了一种各向异性的光照来替代OpenGL 的标准光照模型。几何体顶点的颜色在这里不是直接进行计算的，而是纹理映射到用户指定的光照图板的结果。这里需要使用顶点着色器(vertex program)来计算纹理坐标S和T的值:S=N×H ；T=N×L ，这里N表示顶点的法线，L表示光到顶点的向量，H表示中间向量。这种特效很好地演示了State::getInitialViewMatrix()方法的使用，它可以直接获取视口的初始矩阵并实现直接与视口相关的特效，而不需要任何假借的工作，但该特效需要ARB_vertex_program扩展的支持。

        osgFX::AnisotropicLighting 的继承关系图如图12-2所示。

图12-2 osgFX::AnisotropicLighting 的继承关系图

        从继承关系图中可以看出，osgFX::AnisotropicLighting是一个组节点，它继承自osgFX::Effect类。后面将要介绍的集中特效同样继承自 osgFX::Efect类。因此，如果读者需要自己编写相关的特效，可以继承自osgFX::Effect 类

        下面介绍osgFX::AnisotropicLighting 的一些成员函数：

  1. osg::lmage* getLightingMap () // 得到光照贴图  
  2. const osg::Image " getLightingMap () const // 得到const光照贴图  
  3. void setLightingMap(osg::Image *image) // 设置光照贴图  
  4. int getLightNumber() const // 得到光源数  
  5. void setLightNumber(int n) // 设置光源数，通常支持的光源数8个以下  

异性光照特效示例

        下面通过一个例子来学习如何在场景中添加osgFX::AnisotropicLighting 特效代码如程序清单12-1所示。

1.	/********************************** 异性光照特效示例12-1 ************************************/  
2.	void anisotropicLighting_12_1(const string &strDataFolder)  
3.	{  
4.	    osg::ref_ptr<osgViewer::Viewer> viewer = new osgViewer::Viewer();  
5.	    osg::ref_ptr<osg::GraphicsContext::Traits> traits = new osg::GraphicsContext::Traits;  
6.	    traits->x = 40;  
7.	    traits->y = 40;  
8.	    traits->width = 600;  
9.	    traits->height = 480;  
10.	    traits->windowDecoration = true;  
11.	    traits->doubleBuffer = true;  
12.	    traits->sharedContext = 0;  
13.	  
14.	    osg::ref_ptr<osg::GraphicsContext> gc = osg::GraphicsContext::createGraphicsContext(traits.get());  
15.	  
16.	    osg::ref_ptr<osg::Camera> camera = viewer->getCamera();  
17.	    camera->setGraphicsContext(gc.get());  
18.	    camera->setViewport(new osg::Viewport(0, 0, traits->width, traits->height));  
19.	    GLenum buffer = traits->doubleBuffer ? GL_BACK : GL_FRONT;  
20.	    camera->setDrawBuffer(buffer);  
21.	    camera->setReadBuffer(buffer);  
22.	  
23.	    // 读取模型，读取飞机模型  
24.	    string strDataPath = strDataFolder + "cessna.osg";  
25.	    osg::ref_ptr<osg::Node> node = osgDB::readNodeFile(strDataPath);  
26.	  
27.	    // 读取贴图  
28.	    strDataPath = strDataFolder + "Images\\osg256.png";  
29.	    osg::ref_ptr<osg::Image> image = osgDB::readImageFile(strDataPath);  
30.	  
31.	    // 创建各向异性光照  
32.	    osg::ref_ptr<osgFX::AnisotropicLighting> atl = new osgFX::AnisotropicLighting();  
33.	  
34.	    // 设置光照图  
35.	    atl->setLightingMap(image);  
36.	  
37.	    // 设置光源数，支持光源数在8以下  
38.	    atl->setLightNumber(7);  
39.	    atl->addChild(node.get());  
40.	  
41.	    osg::ref_ptr<osg::Group> root = new osg::Group();  
42.	    root->addChild(atl.get());  
43.	  
44.	    // 优化场景数据  
45.	    osgUtil::Optimizer optimizer;  
46.	    optimizer.optimize(root.get());  
47.	  
48.	    viewer->setSceneData(root.get());  
49.	  
50.	    viewer->realize();  
51.	    viewer->run();  
52.	}

        运行程序，截图如图12-3 所示。

图12-3异性光照特效示例截图

凹凸贴图特效

        凹凸贴图(Bump Mapping)特效可以创建一种凹凸不平的表面效果。其子节点必须使用两种纹理，一种是漫反射颜色，另一种是法线贴图(可以使用 aVIDIA 的法线贴图生成器或其他工具，根据高度图自动生成)。此外，还需要创建正切空间 (tangent-space)的基向量并将其关联到每个 Geometry 几何体上(这一步骤可以调用BumpMapping::prepareChildren()方法迅速完成)。注意Geometry对象的漫反射颜色和法线贴图纹理都必须提前定义好对应的UV贴图.该特效推荐使用一种运用了ARB顶点和片段着色器的技法，另外，还定义了一种不使用片段着色器的技法。后者无法处理环境和镜面组件的运算，因此在运行时很受限制。

        osgFX::BumpMapping 的继承关系图如图12-4所示。

图12-4 osgFX::BumpMapping 的继承关系图

        从继承关系图中可以看出osgFX::BumpMapping 继承自ogFX::Effect类，也是一个组节点，可以添加自己的叶节点。

        下面介绍osgFX::BumpMapping 的一些成员函数:

int getLightNumber()const// 得到光源数  
void setLightNumber(int n) // 设置光源数  
int getDiffuseTextureUnit()const// 得到漫反射纹理单元  
void setDiffuseTextureUnit(int n) // 设置漫反射纹理单元  
int getNormalMapTextureUnit()const// 得到法线纹理单元  
void setNormalMapTextureUnit(int n) // 设置法线纹理单元  
osg::Texture2D* getOverrideDiffuseTexture()//得到替代子节点的漫反射纹理  
const osg::Texture2D * getOverrideDiffuseTexture()const// 得到替代子节点的漫反射纹理  
void setOverrideDiffuseTexture(osg::Texture2D *texture) // 设置替代子节点的漫反射的纹理  
osg::Texture2D* getOverrideNormalMapTexture()// 得到替代子节点的法线纹理  
const osg:Texture2D * getOverrideNormalMapTexture()const// 得到替代子节点的法线纹理  
void setOverrideNormalMapTexture(osg::Texture2D *texture) // 设置替代子节点的法线纹理  
void prepareGeometry(osg::Geomctry *geo) //预备一个Geometry用来实现凸凹光照  
void prepareNode(osg::Node *node) //预备一个Geometry用来实现凸凹光照  
void prepareChildren0) //预备一个Geomctry 用来实现凸凹光照  
void setUpDemo()//设置默认的漫反射和法线贴图环境  

贴图特效示例

        下面通过一个例子来学习如何在场景中添加osgFX::BumpMapping 特效。

        代码如程序清单 12-2所示。

1.	/********************************** 凹凸贴图特效示例12-2 ************************************/  
2.	void bumpMapping_12_2(const string &strDataFolder)  
3.	{  
4.	    osg::ref_ptr<osgViewer::Viewer> viewer = new osgViewer::Viewer();  
5.	    osg::ref_ptr<osg::Group> root = new osg::Group();  
6.	    osg::ref_ptr<osg::GraphicsContext::Traits> traits = new osg::GraphicsContext::Traits;  
7.	    traits->x = 40;  
8.	    traits->y = 40;  
9.	    traits->width = 600;  
10.	    traits->height = 480;  
11.	    traits->windowDecoration = true;  
12.	    traits->doubleBuffer = true;  
13.	    traits->sharedContext = 0;  
14.	  
15.	    osg::ref_ptr<osg::GraphicsContext> gc = osg::GraphicsContext::createGraphicsContext(traits.get());  
16.	  
17.	    osg::ref_ptr<osg::Camera> camera = viewer->getCamera();  
18.	    camera->setGraphicsContext(gc.get());  
19.	    camera->setViewport(new osg::Viewport(0, 0, traits->width, traits->height));  
20.	    GLenum buffer = traits->doubleBuffer ? GL_BACK : GL_FRONT;  
21.	    camera->setDrawBuffer(buffer);  
22.	    camera->setReadBuffer(buffer);  
23.	  
24.	    // 读取模型，读取飞机模型  
25.	    string strDataPath = strDataFolder + "cessna.osg";  
26.	    osg::ref_ptr<osg::Node> node = osgDB::readNodeFile(strDataPath);  
27.	  
28.	    //创建凹凸贴图对象  
29.	    osg::ref_ptr<osgFX::BumpMapping> bm = new osgFX::BumpMapping();  
30.	    //添加子节点  
31.	    bm->addChild(node.get());  
32.	    //设置光源数  
33.	    //bm->setLightNumber(6);  
34.	    //设置漫反射纹理单元  
35.	    bm->setDiffuseTextureUnit(0);  
36.	    //设置法线纹理单元，注意不能于前面的漫反射单元相同  
37.	    bm->setNormalMapTextureUnit(1);  
38.	    //设置默认的漫反射和法线贴图环境，并设置相关的纹理坐标  
39.	    bm->setUpDemo();  
40.	  
41.	    root->addChild(bm.get());  
42.	  
43.	    // 优化场景数据  
44.	    osgUtil::Optimizer optimizer;  
45.	    optimizer.optimize(root.get());  
46.	  
47.	    viewer->setSceneData(root.get());  
48.	  
49.	    viewer->realize();  
50.	    viewer->run();  
51.	}

        运行程序，截图如图12-5 所示。

图12-5 凹凸贴图特效示例图

卡通染特效

        卡通渲染(Cartoon)特效实现了一种名为卡通着色(Cel-Shading)的方法，从而产生一种卡通式的(非真实感的)渲染效果。它需要两个通道支持:第一个用于绘制实体表面，第二个用于绘制轮廓线。该特效需要使用顶点着色器来设置纹理坐标，以便在运行时生成的纹理单元0上实现一种尖锐的光照效果。该特效需要ARB_vertex_program扩展或者OpenGL着色语言的支持。osgFX::Cartoon的继承关系图如图12-6所示。

图12-6 osgFX::Cartoon 的继承关系图

1.	// 得到轮廊线的颜色  
2.	const osg::Vec4 & getOutlineColor() const  
3.	// 设置轮廓线的颜色  
4.	void setOutlineColor (const osg::Vec4 &color)  
5.	// 得到轮廓线的宽度  
6.	float getOutlineLineWidth()const  
7.	// 设置轮廊线的宽度  
8.	void setOutlincLineWidth (float w)  
9.	// 得到光源数  
10.	int getLightNumber() const  
11.	// 设置光源数  
12.	void setLightNumber(int n)

 卡通渲染特效示例

        下面通过一个例子来学习如何在场景中添加osgFX::Cartoon特效。

        代码如程序清单12-3所示。

1.	/********************************** 卡通渲染特效示例12-3 ************************************/  
2.	void cartoon_12_3(const string &strDataFolder)  
3.	{  
4.	    osg::ref_ptr<osgViewer::Viewer> viewer = new osgViewer::Viewer();  
5.	    osg::ref_ptr<osg::Group> root = new osg::Group();  
6.	    osg::ref_ptr<osg::GraphicsContext::Traits> traits = new osg::GraphicsContext::Traits;  
7.	    traits->x = 40;  
8.	    traits->y = 40;  
9.	    traits->width = 600;  
10.	    traits->height = 480;  
11.	    traits->windowDecoration = true;  
12.	    traits->doubleBuffer = true;  
13.	    traits->sharedContext = 0;  
14.	  
15.	    osg::ref_ptr<osg::GraphicsContext> gc = osg::GraphicsContext::createGraphicsContext(traits.get());  
16.	  
17.	    osg::ref_ptr<osg::Camera> camera = viewer->getCamera();  
18.	    camera->setGraphicsContext(gc.get());  
19.	    camera->setViewport(new osg::Viewport(0, 0, traits->width, traits->height));  
20.	    GLenum buffer = traits->doubleBuffer ? GL_BACK : GL_FRONT;  
21.	    camera->setDrawBuffer(buffer);  
22.	    camera->setReadBuffer(buffer);  
23.	  
24.	    // 读取模型，读取飞机模型  
25.	    string strDataPath = strDataFolder + "cessna.osg";  
26.	    osg::ref_ptr<osg::Node> node = osgDB::readNodeFile(strDataPath);  
27.	  
28.	    // 创建卡通渲染对象  
29.	    osg::ref_ptr<osgFX::Cartoon> ct = new osgFX::Cartoon();  
30.	    ct->setOutlineColor(osg::Vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0)); // 设置轮廓线的颜色  
31.	    ct->setOutlineLineWidth(2.0);// 设置轮廓线的宽度  
32.	    ct->setLightNumber(0); // 设置光源数，通常设置为0     
33.	    ct->addChild(node.get());//添加子节点  
34.	      
35.	    root->addChild(ct.get());  
36.	  
37.	    // 优化场景数据  
38.	    osgUtil::Optimizer optimizer;  
39.	    optimizer.optimize(root.get());  
40.	  
41.	    viewer->setSceneData(root.get());  
42.	  
43.	    viewer->realize();  
44.	    viewer->run();  
45.	}

        运行程序，截图如图 12-7

        图 12-7卡通渲染特效例截图

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2025季度云服务器排行榜

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编程新知 2026/1/19 22:38:12

招商蛇口 | 执笔CID，启幕低密生活新境

作为中国城市生长的力量&#xff0c;招商蛇口以“美好生活承载者”为使命&#xff0c;深耕全球111座城市&#xff0c;以央企担当匠造时代理想人居。从深圳湾的开拓基因到西安高新CID的战略落子&#xff0c;招商蛇口始终与城市发展同频共振&#xff0c;以建筑诠释对土地与生活的…...

编程新知 2026/1/15 5:02:04

永磁同步电机无速度算法--基于卡尔曼滤波器的滑模观测器

一、原理介绍 传统滑模观测器采用如下结构&#xff1a; 传统SMO中LPF会带来相位延迟和幅值衰减&#xff0c;并且需要额外的相位补偿。 采用扩展卡尔曼滤波器代替常用低通滤波器(LPF)&#xff0c;可以去除高次谐波&#xff0c;并且不用相位补偿就可以获得一个误差较小的转子位…...

编程新知 2026/1/19 16:14:52

《Docker》架构

文章目录 架构模式单机架构应用数据分离架构应用服务器集群架构读写分离/主从分离架构冷热分离架构垂直分库架构微服务架构容器编排架构什么是容器&#xff0c;docker&#xff0c;镜像&#xff0c;k8s 架构模式 单机架构 单机架构其实就是应用服务器和单机服务器都部署在同一…...

编程新知 2026/1/18 3:50:23

算法—栈系列

一&#xff1a;删除字符串中的所有相邻重复项 class Solution { public:string removeDuplicates(string s) {stack<char> st;for(int i 0; i < s.size(); i){char target s[i];if(!st.empty() && target st.top())st.pop();elsest.push(s[i]);}string ret…...

编程新知 2026/1/20 2:58:06