Введение в OpenSceneGraph: Наследование состояний рендеринга. Применение атрибутов и режимов

Набор состояний узла влияет на текущий узел и все его дочерние элементы. Например, атрибут osg::PolygonMode, установленный для узла transform1 из предыдущего примера будет применен ко всем дочерним элементам этого узла. Однако, дочерний узел может переопределять родительские атрибуты, то есть состояние рендеринга будет наследоваться от родительского узла, если дочерний узел не изменит поведение.

Иногда тербуется переопределить поведение узла в части применения аттрибутов. Например, в большинстве 3D-редакторов пользователь может загрузить несколько моделей и менять режим их отображения для всех загруженных моделей одновременно, независимо от того, каким образом они отображались ранее. Другими словами, все модели в редакторе должны наследовать единый атрибут независимо от того, как его задавали раньше для кажой из моделей. В OSG это может быть реализовано с помощью флага osg::StateAttribute::OVERRIDE, например

stateset->StateAttribute(attr, osg::StateAttribute::OVERRIDE);

При установке режимов и режимов с атрибутами используются оператор побитового ИЛИ

stateset->StateAttributeAndModes(attr, osg::StateAttribute::ON | osg::StateAttribute::OVERRIDE);

Кроме того, возможна и защита атрибута от переопределения - для этого он должен быть помечен флагом osg::StateAttribute::PROTECTED.

Имеется и третий флаг, osg::StateAttribute::INHERIT, который используется для того, чтобы отметить, что данный атрибут должен наследоваться из набора состояний родительского узла.

Приведем короткий пример использвание флагов OVERRIDE и PROTECTED. Корневой узел будет установлен в OVERRIDE, чтобы заставить все дочерние узлы наследовать его атрибуты и режимы. При этом дочерние узлы будут пытаться изменить свое состояние с помощью или без помощи флага PROTECTED, что будет приводить к различным результатам.

main.h

#ifndef		MAIN_H
#define		MAIN_H

#include    <osg/PolygonMode>
#include    <osg/MatrixTransform>
#include    <osgDB/ReadFile>
#include    <osgViewer/Viewer>

#endif

main.cpp

#include	"main.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    (void) argc; (void) argv;

    osg::ref_ptr<osg::Node> model = osgDB::readNodeFile("../data/glider.osg");

    osg::ref_ptr<osg::MatrixTransform> transform1 = new osg::MatrixTransform;
    transform1->setMatrix(osg::Matrix::translate(-0.5f, 0.0f, 0.0f));
    transform1->addChild(model.get());

    osg::ref_ptr<osg::MatrixTransform> transform2 = new osg::MatrixTransform;
    transform2->setMatrix(osg::Matrix::translate(0.5f, 0.0f, 0.0f));
    transform2->addChild(model.get());

    osg::ref_ptr<osg::Group> root = new osg::Group;
    root->addChild(transform1.get());
    root->addChild(transform2.get());

    transform1->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_LIGHTING, osg::StateAttribute::OFF);
    transform2->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_LIGHTING, osg::StateAttribute::OFF | osg::StateAttribute::PROTECTED);
    root->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_LIGHTING, osg::StateAttribute::ON | osg::StateAttribute::OVERRIDE);

    osgViewer::Viewer viewer;
    viewer.setSceneData(root.get());
    
    return viewer.run();
}

Чтобы понять, что вообще происходит, необходимо посмотреть как выглядит нормально освещенный дельтаплан, загрузив его штатный просмотрищик OSG osgviewer

$ osgviewer glider.osg

В примере мы пытаемся поменять режим освещения для узлов transform1 и transform2, отключив напрочь освещение.

transform1->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_LIGHTING, osg::StateAttribute::OFF);
transform2->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_LIGHTING, osg::StateAttribute::OFF | osg::StateAttribute::PROTECTED);

При этом мы включаем режим освещения для корневого узла, и, используя флаг OVERRIDE для всех его дочерних узлов, чтобы они наследовали состояние корневого узла. Однако trnsform2 использует флаг PROTECTED для предотварщения вилияния настроек корневого узла.

transform2->getOrCreateStateSet()->setMode(GL_LIGHTING, osg::StateAttribute::OFF | osg::StateAttribute::PROTECTED);

В итоге, несмотря на то, что мы выключаем освещение у узла transform1 левый дельтаплан по-прежнему освещен, так как настройки корня сцены перекрыли нашу попытку выключить освещение для него. Правый дельтаплан отображается без освещения (он выглядит ярче только потому, что залит простым цветом без просчета освещенности), так как transform2 защищен от наследования аттрибутов корневого узла.

Перечень атрибутов OpenGL, поддерживаемых в OpenSceneGraph

OSG поддерживает почти все атрибуты и режимы рендеринга, поддерживаемые OpenGL, через классы, производные от osg::StateAttribute. В таблице представлены все параметры машины состояния OpenGL, доступные из движка.

ID типа атрибута	Имя класса	Ассоциированный режим	Эквивалентная функция OpenGL
ALPHEFUNC	osg::AlphaFunc	GL_ALPHA_TEST	glAlphaFunc()
BLENDFUNC	osg::BlendFunc	GL_BLEND	glBlendFunc() и glBlendFuncSeparate()
CLIPPLANE	osg::ClipPlane	GL_CLIP_PLANEi (i от 1 до 5)	glClipPlane()
COLORMASK	osg::ColorMask	–	glColorMask()
CULLFACE	osg::CullFace	GL_CULLFACE	glCullFace()
DEPTH	osg::Depth	GL_DEPTH_TEST	glDepthFunc(), glDepthRange() и glDepthMask()
FOG	osg::Fog	GL_FOG	glFog()
FRONTFACE	osg::FrontFace	–	glFrontFace()
LIGHT	osg::Light	GL_LIGHTi (i от 1 до 7)	glLight()
LIGHTMODEL	osg::LightModel	–	glLightModel()
LINESTRIPPLE	osg::LineStripple	GL_LINE_STRIPPLE	glLineStripple()
LINEWIDTH	osg::LineWidth	–	glLineWidht()
LOGICOP	osg::LogicOp	GL_COLOR_LOGIC_OP	glLogicOp()
MATERIAL	osg::Material	–	glMaterial() и glColorMaterial()
POINT	osg::Point	GL_POINT_SMOOTH	glPointParameter()
POINTSPRITE	osg::PointSprite	GL_POINT_SPRITE_ARB	Функции для работы со спрайтами OpenGL
POLYGONMODE	osg::PolygonMode	–	glPolygonMode()
POLYGONOFFSET	osg::PolygonOffset	GL_POLYGON_OFFSET_POINT	glPolygonOffset()
POLYGONSTRIPPLE	osg::PolygonStripple	GL_POLYGON_STRIPPLE	glPolygonStripple()
SCISSOR	osg::Scissor	GL_SCISSOR_TEST	glScissor()
SHADEMODEL	osg::ShadeModel	–	glShadeModel()
STENCIL	osg::Stencil	GL_STENCIL_TEST	glStencilFunc(), glStencilOp() и glStencilMask()
TEXENV	osg::TexEnv	–	glTexEnv()
TEXGEN	osg::TexGen	GL_TEXTURE_GEN_S	glTexGen()

Колонка ID типа атрибута указывает на специфический идентификатор OSG, которым обозначается данный атрибут в перечислителях класса osg::StateAttribute. Он может быть использован в методе getAttribute, для получения значения конкретного атрибута

osg::PolygonMode *pm = dynamic_cast<osg::PolygonMode *>(stateset->getAttribute(osg::StateAttribute::POLYGONMODE));

Валидный указатель указывает на то, что атрибут был установлен ранее. В противном случае метод вренет NULL. Получить значение текущего режима можно также, использовав вызов

osg::StateAttribute::GLModeValue value = stateset->getMode(GL_LIGHTING);

Здесь перечислитель GL_LIGHTING используется для включения/отключения освещения на всей сцене.

Применение тумана к модели в сцене

Приведем в пример эффект тумана, как идеальный способ показать приемы работы с различными атрибутами и режимами рендеринга. OpenGL использует одно линейное и два экспоненциальных уравнения, описывающих модель тумана, поддерживаемые классом osg::Fog.

main.h

#ifndef		MAIN_H
#define		MAIN_H

#include    <osg/Fog>
#include    <osgDB/ReadFile>
#include    <osgViewer/Viewer>

#endif

main.cpp

#include	"main.h"

int main(int argc, char *argv[])
{
    (void) argc; (void) argv;

    osg::ref_ptr<osg::Fog> fog = new osg::Fog;
    fog->setMode(osg::Fog::LINEAR);
    fog->setStart(500.0f);
    fog->setEnd(2500.0f);
    fog->setColor(osg::Vec4(1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f));

    osg::ref_ptr<osg::Node> model = osgDB::readNodeFile("../data/lz.osg");
    model->getOrCreateStateSet()->setAttributeAndModes(fog.get());
    
    osgViewer::Viewer viewer;
    viewer.setSceneData(model.get());

    return viewer.run();
}

Первым делом создаем атрибут тумана. Используем линейную модель, настраиваем диапазон отображения тумана по дальности до модели

osg::ref_ptr<osg::Fog> fog = new osg::Fog;
fog->setMode(osg::Fog::LINEAR);
fog->setStart(500.0f);
fog->setEnd(2500.0f);
fog->setColor(osg::Vec4(1.0f, 1.0f, 0.0f, 1.0f));

Загружаем образец ландшафта lz.osg и применяем к нему данный атрибут

osg::ref_ptr<osg::Node> model = osgDB::readNodeFile("../data/lz.osg");
model->getOrCreateStateSet()->setAttributeAndModes(fog.get());

В окне вьювера видим затуманенный ландшафт, и можем посмотреть как изменяется густота тумана в зависимости от расстояния до модели