OpenSceneGraph 場景節點

一、OSG場景節點簡介及組合模式介紹

OSG中的場景是樹形結構表示的層次結構，如下圖所示：

Figure 1.1 OpenSceneGraph場景樹形層次結構

根據其源碼中的注釋得知，OSG中場景節點的管理采用了組合（Composite）模式。先簡要介紹一下組合模式，其類圖為：

Figure 1.2 Composite Pattern's Structure

使用組合模式的目的是為了將對象合成樹形結構以表示“部分—整體”的層次結構。Composite使得用戶對單個對象和組合的使用具有一致性。組合模式通常用于以下情況：

l 你想表示對象的部分—整體層次結構；

l 你希望用戶忽略組合對象與單個對象的不同，用戶將統一地使用組合結構中的所有對象；

為了達到葉子節點與組合節點的一致性，也可以給葉子節點定義與組合節點一樣的操作，但是這些操作什么也不做，與引入Null Object模式類似，這里引入Null Operation。

組合模式中主要的參與者有三個：

l Component

n Declares the interface for objects in the composition；

n Implements default behavior for the interface common to all classes, as appropriate;

n Declares and interface for accessing and managing its child components;

n (optional)Defines an interface for accessing a component's parent in the recursive structure and implements it if that's appropriate;

l Leaf

n Represents leaf objects in the composition. A leaf has no children;

n Defines behavior for primitive objects in the composition;

l Composite

n Defines behavior for components having children;

n Stores child components;

l Client

n Manipulates objects in the composition through the Component interface.

二、OSG中組合Composite模式的應用

根據OSG的文檔得到其場景節點的類圖，如下圖所示：

Figure 1.3 Inheritance Diagram for osg::Node

結合紅星標示出的三個類：osg::Node、osg::Geode、osg::Group來講述組合模式的具體應用。以下為聲明類osg::Node時給出的注釋：

/** Base class for all internal nodes in the scene graph.

Provides interface for most common node operations (Composite Pattern).

*/

即osg::Node類為所有場景圖形的基類，為大多數能用節點操作提供接口，采用提組合模式。

以下為聲明類osg::Geode時給出的注釋：

/** A \c Geode is a "geometry node", that is, a leaf node on the scene graph

* that can have "renderable things" attached to it. In OSG, renderable things

* are represented by objects from the \c Drawable class, so a \c Geode is a

* \c Node whose purpose is grouping <tt>Drawable</tt>s.

*/

即osg::Geode類是一個幾何節點，即場景節點中的一個葉子節點，可以把可渲染的東西綁定在它上面。在OSG中，可渲染的東西表示為由類Drawable生成的對象。所以，一個Geode目的就是使Drawable成組。具體實現的程序代碼為：

typedef std::vector< ref_ptr<Drawable> > DrawableList;

保護成員變量：

DrawableList _drawables;

以下為聲明類osg::Group時給出的注釋：

/** General group node which maintains a list of children.

* Children are reference counted. This allows children to be shared

* with memory management handled automatically via osg::Referenced.

*/

即osg::Group節點維護一個孩子表，孩子是引用計數的。這樣就可以由內存管理機制來管理這些孩子。具體實現的程序代碼為：

typedef std::vector< ref_ptr<Node> > NodeList;

保護成員變量：

NodeList _children;

綜上所述，得出它們的類圖：

Figure 1.4 OSG Node Class Diagram

由類圖可知，這個類圖與圖1.2所示的組合模式的類圖相似。其中，類osg::Node可以看成是Component類，為所有的場景節點的通用操作聲明接口；osg::Geode類可看作Leaf類，是一個具體的可渲染的場景節點；osg::Group類可看作Composite類，它可以包含葉節點或其它節點。

三、程序示例

編程實現由多個模型來構成一個場景，為了簡便起見，模型由文件得到。場景的樹形層次結構如下圖所示：

Figure 1.5 Add More Models to Scene Graph

程序代碼如下：

//--------------------------------------------------------------------------

// Copyright (c) 2012 eryar All Rights Reserved.

//

// File : Main.cpp

// Author : eryar@163.com

// Date : 2012-1-3 20:58

// Version : 1.0v

//

// Description : Add more models to the Secne.

//

//==========================================================================

#include <osg/Node>

#include <osgDB/ReadFile>

#include <osgViewer/Viewer>

#include <osgViewer/ViewerEventHandlers>

int main(int argc, char* argv[])

{

osgViewer::Viewer viewer;

osg::ref_ptr<osg::Group> root = new osg::Group;

osg::ref_ptr<osg::Group> group = new osg::Group;

root->addChild(osgDB::readNodeFile("glider.osg"));

group->addChild(osgDB::readNodeFile("osgcool.osgt"));

group->addChild(osgDB::readNodeFile("axes.osgt"));

root->addChild(group);

viewer.setSceneData(root);

viewer.realize();

viewer.addEventHandler(new osgViewer::WindowSizeHandler);

viewer.addEventHandler(new osgViewer::StatsHandler);

return viewer.run();

}

程序效果圖如下圖所示：

Figure 1.6 Render OSG Node