OSG学习：纹理映射（五）——计算纹理坐标

以下内容来自： 

1、《OpenSceneGraph三维渲染引擎编程指南》肖鹏 刘更代 徐明亮 清华大学出版社 

2、《OpenSceneGraph三维渲染引擎设计与实践》王锐 钱学雷 清华大学出版社

3、自己的总结

下载完整工程OSG_13_TextureCoords

创建C++项目后，首先需要配置OSG环境，具体步骤看OSG学习：WIN10系统下OSG+VS2017编译及运行第六步：新建OSG项目测试。

在很多的时候，直接指定纹理坐标是非常不方便的（如曲面纹理坐标），只有少数的曲面（如圆锥、圆柱）可以在不产生扭曲的情况下映射到平面上，其他的曲面在映射表面时都会产生一定程度的扭曲。一般而言，曲面表面的曲率越大，纹理所需要的扭曲度就越大。这时，直接指定纹理坐标一般就比较困难了。

以下代码通过一个继承自osg::NodeVisitor访问器的纹理生成器遍历模型的所有顶点及法线，然后根据顶点、法线及一定的比例来确定纹理坐标。看具体代码：

// stdafx.h

#include <osg/Node>
#include <osg/Geometry>
#include <osg/Geode>  
#include <osg/Group>

#include <osg/Camera>

#include <osg/MatrixTransform> //移动节点的矩阵类，最常用的移动节点的类。可随动、旋转控制节点。
#include <osg/PositionAttitudeTransform>
#include <osg/NodeVisitor>
#include <osg/TexGen> //指定用于自动生成纹理坐标的函数，可以设置纹理的计算方式是以物体坐标空间还是相机坐标空间来进行不同的计算
#include <osg/TexEnv>

#include <osgDB/ReadFile>
#include <osgDB/WriteFile>

#include <osgUtil/Optimizer>
#include <osgViewer/Viewer>
           

// .cpp

/*
 *只有少数的曲面（如圆锥、圆柱）可以在不产生扭曲的情况下映射到平面上
 *其他的曲面在映射表面时都会产生一定程度的扭曲
 *曲面表面的曲率越大，纹理所需要的扭曲度就越大
 *因而直接指定纹理坐标是非常不方便的（如曲面纹理坐标）
 *
 *通过一个继承自osg::NodeVisitor访问器的纹理生成器遍历模型的所有顶点及法线
 *根据顶点、法线及一定的比例来确定纹理坐标
*/

//纹理坐标生成器，继承自NodeVisitor
class TexCoordGenerator:public osg::NodeVisitor
{
public:
	//遍历所有子节点
	TexCoordGenerator() :NodeVisitor(NodeVisitor::TRAVERSE_ALL_CHILDREN)
	{
		//
	}

	//通过包围盒来确定合适的比例
	void apply(osg::Geode &geode)
	{
		const osg::BoundingSphere &bsphere = geode.getBound();

		float scale = 10;

		if (bsphere.radius() != 0)
		{
			scale = 5 / bsphere.radius();
		}

		//遍历所有几何体，并设置纹理坐标
		for (unsigned i = 0; i < geode.getNumDrawables(); ++i)
		{
			osg::Geometry *geo = dynamic_cast<osg::Geometry *>(geode.getDrawable(i));

			if (geo)
			{
				osg::Vec2Array *tc = generate_coords(geo->getVertexArray(), geo->getNormalArray(), scale);
				geo->setTexCoordArray(0, tc);
			}
		}
		NodeVisitor::apply(geode);
	}
protected:
	//计算纹理坐标
	osg::Vec2Array *generate_coords(osg::Array *vx, osg::Array *nx, float scale)
	{
		osg::Vec2Array *v2a = dynamic_cast<osg::Vec2Array *>(vx);
		osg::Vec3Array *v3a = dynamic_cast<osg::Vec3Array *>(vx);
		osg::Vec4Array *v4a = dynamic_cast<osg::Vec4Array *>(vx);
		osg::Vec2Array *n2a = dynamic_cast<osg::Vec2Array *>(vx);
		osg::Vec3Array *n3a = dynamic_cast<osg::Vec3Array *>(vx);
		osg::Vec4Array *n4a = dynamic_cast<osg::Vec4Array *>(vx);

		osg::ref_ptr<osg::Vec2Array> tc = new osg::Vec2Array();
		for (unsigned i = 0; i < vx->getNumElements(); ++i)
		{
			osg::Vec3 P;
			if (v2a)
				P.set((*v2a)[i].x(), (*v2a)[i].y(), 0);
			if (v3a)
				P.set((*v3a)[i].x(), (*v3a)[i].y(), (*v3a)[i].z());
			if (v4a)
				P.set((*v4a)[i].x(), (*v4a)[i].y(), (*v4a)[i].z());
			
			osg::Vec3 N(0, 0, 1);
			if (n2a)
				N.set((*n2a)[i].x(), (*n2a)[i].y(), 0);
			if (n3a)
				N.set((*n3a)[i].x(), (*n3a)[i].y(), (*n3a)[i].z());
			if (n4a)
				N.set((*n4a)[i].x(), (*n4a)[i].y(), (*n4a)[i].z());

			int axis = 0;
			if (N.y() > N.x() && N.y() > N.z())
				axis = 1;
			if (-N.y() > N.x() && -N.y() > N.z())
				axis = 1;
			if (N.z() > N.x() && N.z() > N.y())
				axis = 2;
			if (-N.z() > N.x() && -N.z() > N.y())
				axis = 2;
			
			
			osg::Vec2 uv;

			switch (axis)
			{
				case 0: uv.set(P.y(), P.z());
					break;
				case 1: uv.set(P.x(), P.z());
					break;
				case 2: uv.set(P.x(), P.y());
					break;
				default:;
			}

			tc->push_back(uv * scale);
		}
		return tc.release();
	}
};

//创建二维纹理状态对象
osg::ref_ptr<osg::StateSet> createTexture2DState(osg::ref_ptr<osg::Image> image)
{
	//创建二维纹理对象
	osg::ref_ptr<osg::Texture2D> texture = new osg::Texture2D();
	texture->setDataVariance(osg::Object::DYNAMIC);
	//设置贴图
	texture->setImage(image.get());
	//设置滤波
	texture->setFilter(osg::Texture::MIN_FILTER, osg::Texture::LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
	texture->setFilter(osg::Texture::MAG_FILTER, osg::Texture::LINEAR);
	//设置环绕模式
	texture->setWrap(osg::Texture::WRAP_S, osg::Texture::REPEAT);
	texture->setWrap(osg::Texture::WRAP_T, osg::Texture::REPEAT);

	//创建状态集对象
	osg::ref_ptr<osg::StateSet> stateset = new osg::StateSet();
	stateset->setTextureAttributeAndModes(0, texture.get(), osg::StateAttribute::ON);

	return stateset.release();
}

int main()
{
	osg::ref_ptr<osg::Image> image = osgDB::readImageFile("Images/primitives.gif");
	osg::ref_ptr<osg::StateSet> stateset = createTexture2DState(image.get());

	TexCoordGenerator tcg;
	osg::ref_ptr<osg::Node> node = osgDB::readNodeFile("dumptruck.osg");
	node->accept(tcg);
	node->setStateSet(stateset.get());

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

	//优化场景数据
	osgUtil::Optimizer optimizer;
	optimizer.optimize(root.get());

	osg::ref_ptr<osgViewer::Viewer> viewer = new osgViewer::Viewer();
	viewer->setSceneData(root.get());
	viewer->realize();

	return viewer->run();
}