OpenSceneGraph三维渲染引擎编程指南

　　《OpenSceneGraph三维渲染引擎编程指南》是一本全面深入介绍OpenSceneGraph（OSG）基础及核心API函数的入门教程。OpenSceneGraph（OSG）是一个基于工业标准OpenGL跨平台的三维开源场景图形系统应用程序开发接口（API）。作为一个高性能的图形开发引擎，它在3D程序开发中扮演着重要的角色。《OpenSceneGraph三维渲染引擎编程指南》按照OSG的设计结构体系，逐一深入讨论OSG的各个功能模块。首先介绍了OSG的历史和开源组织，以及配置开发环境；然后深入探讨OSG的核心库、NodeKits工具库、OSG插件库、互操作库及扩展库等，重点分析了如何将OSG集成到用户应用开发程序的核心功能及各种应用技术，主要包括场景组织和管理、场景数据优化、交互操作及数据实时动态更新等技术；最后探讨了关于OSG地形与地理信息的应用。《OpenSceneGraph三维渲染引擎编程指南》要求读者有比较好的C++基础知识和一些3D数学基础知识，适合所有对OpenGL和OSG编程感兴趣的读者。

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第1章 OpenSceneGraph概述 1
1.1 OpenSceneGraph简介 2
1.1.1 什么是OpenSceneGraph 2
1.1.2 OpenSceneGraph的历史和发展 2
1.1.3 OSG中国 3
1.1.4 OSG组成模块 3
1.2 开发的预备知识 5
1.3 OSG的安装及编译 6
1.3.1 OSG的获取及安装 6
1.3.2 编译OSG 7
1.3.3 OSG邮件列表 13
1.4 OSG基础 14
1.4.1 开发环境设置 14
1.4.2 OSG中的HelloWorld工程 14
1.4.3 OSG实用工具——场景浏览器osgViewer 17
1.4.4 OSG实用工具——版本信息查看器osgVersion 21
1.4.5 OSG实用工具——场景图形压缩归档工具osgArchive 21
1.4.6 OSG实用工具——数据转换工具osgConv 23
第2章 OpenSceneGraph数学基础 27
2.1 坐标系统 28
2.2 坐标系变换 29
2.2.1 世界坐标系-物体坐标系变换 30
2.2.2 物体坐标系-世界坐标系变换 30
2.2.3 世界坐标系-屏幕坐标系变换 32
2.3 向量、矩阵及四元数 34
2.3.1 向量 34
2.3.2 矩阵 35
2.3.3 四元数 36
2.3.4 矩阵与四元数之间的转换 37
第3章 场景的组织及渲染 41
3.1 OSG场景树 42
3.1.1 OSG场景树节点 42
3.1.2 OSG中的父节点与子节点 42
3.2 Geode 43
3.2.1 Billboard节点 43
3.2.2 布告板示例 44
3.3 Group 48
3.3.1 位置变换节点 48
3.3.2 位置变换节点示例 49
3.3.3 矩阵变换节点 50
3.3.4 矩阵变换节点示例 51
3.3.5 自动对齐节点 53
3.3.6 自动对齐节点示例 53
3.3.7 开关节点 56
3.3.8 开关节点示例 57
3.3.9 细节层次节点 58
3.3.10 细节层次节点示例 59
3.3.11 分页细节层次节点 61
3.3.12 分页细节层次节点示例 61
3.3.13 替代节点 63
3.3.14 替代节点示例 64
3.3.15 遮挡裁剪节点 66
3.3.16 遮挡裁剪节点示例 67
3.3.17 坐标系节点 70
3.3.18 坐标系节点示例 71
3.4 场景中节点的拷贝——osg：：CopyOp类 73
3.4.1 自定义场景拷贝示例（一） 73
3.4.2 自定义场景拷贝示例（二） 79
第4章 OSG中几何体的绘制 83
4.1 场景基本绘图类 84
4.2 基本几何体的绘制 86
4.2.1 几何体类 86
4.2.2 基本几何体绘制示例 87
4.2.3 索引绑定几何体绘制示例 90
4.3 使用OSG中预定义的几何体 93
4.3.1 osg：：Shape类 93
4.3.2 osg：：ShapeDrawable类 94
4.3.3 网格化类 94
4.3.4 预定义几何体示例 95
4.4 多边形分格化 97
4.5 几何体操作 101
4.5.1 简化几何体 102
4.5.2 简化几何体示例 102
4.5.3 Delaunay三角网绘制 104
4.5.4 Delaunay三角网绘制示例 105
4.5.5 三角带绘制 107
4.5.6 三角带绘制示例 108
4.5.7 生成顶点法向量 111
4.5.8 生成顶点法向量示例 112
第5章 渲染状态、纹理与光照 115
5.1 渲染状态 116
5.1.1 osg：：StateSet类 116
5.1.2 渲染属性和渲染模式 117
5.1.3 状态继承 118
5.1.4 渲染状态示例 119
5.2 纹理映射 121
5.2.1 二维纹理映射 123
5.2.2 二维纹理映射示例 126
5.2.3 多重纹理映射 129
5.2.4 多重纹理映射示例 129
5.2.5 Mipmap纹理映射 131
5.2.6 Mipmap纹理映射示例 132
5.2.7 TextureRectangle纹理映射 138
5.2.8 TextureRectangle纹理映射示例 139
5.2.9 自动生成纹理坐标 142
5.2.10 自动生成纹理坐标示例 142
5.2.11 计算纹理坐标 144
5.2.12 计算纹理坐标示例 145
5.2.13 立方图纹理 149
5.2.14 立方图纹理示例 150
5.2.15 渲染到纹理 155
5.2.16 渲染到纹理示例 155
5.2.17 一维纹理 162
5.2.18 一维纹理示例 162
5.2.19 三维纹理映射 164
5.2.20 三维纹理映射示例 166
5.3 光照 171
5.3.1 osg：：Light类 171
5.3.2 osg：：LightSource类 172
5.3.3 场景中使用光源 173
5.3.4 简单光源示例 174
5.3.5 聚光灯示例 176
5.4 材质 182
5.4.1 材质类 182
5.4.2 材质类示例 184
第6章 文件的读写 187
6.1 OSG支持的文件格式 188
6.1.1 三维模型文件格式 188
6.1.2 图片及视频文件格式 189
6.1.3 打包及网络传输格式 189
6.1.4 字体文件格式 190
6.1.5 伪插件文件格式 190
6.1.6 .osg文件和.ive文件 190
6.2 文件读取的流程 191
6.2.1 osgDB库 191
6.2.2 文件的读取与保存 191
6.2.3 文件读写示例 192
6.2.4 文件读写进度 194
6.2.5 文件读取进度示例 195
6.3 插件的工作机制 198
6.3.1 插件的搜索和注册 198
6.3.2 osgArchive读写流程 199
6.3.3 自定义文件插件 200
6.3.4 自定义文件格式读写插件示例 202
6.4 读写中文文件名及中文路径问题 206
6.5 osgEXP导出文件 209
第7章 场景图形的工作机制 213
7.1 内存管理 214
7.1.1 Referenced类 214
7.1.2 ref_ptr<>模板类 214
7.1.3 智能指针 215
7.2 访问器机制 215
7.2.1 访问器设计模式 215
7.2.2 osg：：NodeVisitor类 216
7.2.3 顶点访问器示例 217
7.2.4 纹理访问器示例 220
7.2.5 节点访问器示例 223
7.3 回调机制 227
7.3.1 osg：：NodeCallback类 227
7.3.2 节点回调示例 228
7.3.3 事件回调示例 230
7.3.4 文件读取回调示例 232
7.4 数据变量 235
第8章 场景图形管理 237
8.1 视图与相机 238
8.1.1 osg：：Camera类 238
8.1.2 裁剪平面示例（一） 243
8.1.3 裁剪平面示例（二） 244
8.1.4 单视图与相机 246
8.1.5 宽屏变形示例 247
8.1.6 单视图多相机渲染示例 249
8.1.7 多视图与相机 252
8.1.8 多视图相机渲染示例 253
8.1.9 多视图多窗口渲染示例 257
8.2 场景交互与场景漫游 259
8.2.1 osgGA库 259
8.2.2 键盘事件消息处理 261
8.2.3 抓图示例 262
8.2.4 场景漫游 265
8.2.5 自定义操作器场景漫游示例 266
8.2.6 路径漫游 275
8.2.7 路径漫游示例 276
8.3 交运算与对象选取 277
8.3.1 交运算 278
8.3.2 显示位置及拾取示例 280
8.3.3 对象选取示例 285
第9章 OSG文字 289
9.1 osgText 290
9.1.1 osgText：：Text类 290
9.1.2 osgText：：Font类 293
9.1.3 显示汉字示例 294
9.1.4 各种文字效果（边框、阴影及颜色倾斜）示例 296
9.1.5 HUD显示汉字示例 300
9.1.6 渐变文字 303
9.1.7 渐变文字示例 304
9.2 osgText3D 306
9.2.1 osgText：：Text3D类 307
9.2.2 3D汉字显示示例 307
第10章 OSG动画与声音 311
10.1 路径动画 312
10.1.1 osg：：AnimationPath类 312
10.1.2 osg：：AnimationPathCallback类 314
10.1.3 路径动画控制及显示示例 314
10.1.4 路径的导出示例 318
10.1.5 路径的导入示例 321
10.2 帧动画 323
10.2.1 osg：：Sequence类 324
10.2.2 帧动画显示与控制示例 325
10.3 骨骼动画osgCal 329
10.3.1 Cal3D简介及Cal3D导出 329
10.3.2 编译osgCal 330
10.3.3 骨骼动画osgCal示例 331
10.4 三维立体声音osgAL 336
10.4.1 OpenAL简介 336
10.4.2 osgAL编译 337
10.4.3 osgAL声音播放示例 338
10.4.4 osgAL声音动态加载及播放示例 343
第11章 OSG粒子系统与阴影 351
11.1 粒子系统 352
11.1.1 粒子系统的主要模块 352
11.1.2 粒子系统的模拟过程 354
11.1.3 雾效模拟示例 354
11.1.4 雪效模拟示例 357
11.1.5 雨效模拟示例 359
11.1.6 爆炸模拟示例 360
11.1.7 自定义粒子系统示例（一） 362
11.1.8 自定义粒子系统示例（二） 365
11.1.9 粒子系统的读取与保存 369
11.2 OSG阴影 372
11.2.1 osgShadow库 372
11.2.2 阴影示例 374
第12章 osgFX扩展库及osgSim扩展库 381
12.1 osgFX扩展库 382
12.1.1 异性光照特效 382
12.1.2 异性光照特效示例 383
12.1.3 凹凸贴图特效 384
12.1.4 凹凸贴图特效示例 386
12.1.5 卡通渲染特效 387
12.1.6 卡通渲染特效示例 388
12.1.7 刻线特效 390
12.1.8 刻线特效示例 390
12.1.9 立方图镜面高光特效 392
12.1.10 立方图镜面高光特效示例 393
12.2 osgSim扩展库 394
12.2.1 DOFTransform类 394
12.2.2 osgSim：：Impostor类 397
12.2.3 osgSim：：ImpostorSprite类 398
12.2.4 osgSim：：MultiSwitch类 399
12.2.5 osgSim：：OverlayNode类 400
12.2.6 osgSim：：VisibilityGroup类 402
第13章 OSG地形与地理信息 403
13.1 VirtualPlanetBuilder 404
13.1.1 VirtualPlanetBuilder简介 404
13.1.2 编译与参数说明 407
13.1.3 使用实例及说明 411
13.2 海量地形生成解决方案 412
13.3 osgGIS 414
13.3.1 osgGIS简介 414
13.3.2 osgGIS编译 414
13.4 osgGIS实用工具 415
13.4.1 osggis_build 415
13.4.2 osggis_mapper 416
13.4.3 osggis_makelayer 416
13.4.4 osggis_simple 418
13.4.5 osggis_viewer 419
13.5 GIS坐标系 419
13.5.1 GIS中坐标系的定义 419
13.5.2 地理坐标系与投影坐标系 420
参考文献 423