OSG开发笔记（三十三）：同时观察物体不同角度的多视图从相机技术

前言

  前面的相机hud可以单独显示图形，继续深入研究相机hud，技术就是子视图了，实现该功能的直接技术是从相机技术。
  本篇描述osg从相机技术

 

Demo

  

  

 

相机视口的关键调用

是否清除颜色深度缓存（清除）

pCamera->setClearMask(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

  如果不清除颜色缓存，渲染的窗口中若无内容，则将其他窗口渲染的内容显示到当前窗口。

设置渲染顺序（最后渲染）

// 设置POST渲染顺序(最后渲染)
pCamera->setRenderOrder(osg::Camera::POST_RENDER);

  后渲染的优先级比较高（最后显示，显示优先级最高）。

设置是否接受事件（不接受）

// 设置为不接收事件,始终得不到焦点
pCamera->setAllowEventFocus(false);

设置视口大小

// 视口就是引擎三维的区域，但是注意区别于屏幕的坐标系（屏幕是左上为0，0，而三维引擎是左下为0，0）
pSlaveFrontCamera->setViewport(0,
                             0,
                             rect().width() / 4,
                             rect().height() / 4);

 

设置从相机故过程

步骤一：新建相机

osg::ref_ptr<osg::Camera> pSlaveFrontCamera = new osg::Camera;

步骤二：设置上下文

pSlaveFrontCamera->setGraphicsContext(_pViewer->getWindow());

步骤三：设置视图区域

// 视口就是引擎三维的区域，但是注意区别于屏幕的坐标系（屏幕是左上为0，0，而三维引擎是左下为0，0）
pSlaveFrontCamera->setViewport(0,
                             0,
                             rect().width() / 4,
                             rect().height() / 4);

步骤四：设置渲染顺序

pSlaveFrontCamera->setRenderOrder(osg::Camera::POST_RENDER);

步骤五：关键步骤添加从相机

  第二个参数是缩放矩阵，第三个参数是旋转矩阵

_pViewer->addSlave(pSlaveFrontCamera,
                  osg::Matrix(),
                  osg::Matrix::rotate(osg::DegreesToRadians(0.0), 0.0, 0.0, 0.0),
                  true);

 

Demo关键源码

osg::ref_ptr<osg::Node> OsgWidget::getMulViewCameraNode()
{
    // 隐藏整个demo全局的按钮面板（没用到按键的直接隐藏，不影响此Demo）
    {
        ui->groupBox_pannel->setVisible(false);
        ui->label_cursor->setVisible(false);
        ui->label_cursor_2->setVisible(false);
        ui->label_msg->setVisible(false);
        ui->label_state->setVisible(false);
    }

    osg::ref_ptr<osg::Group> pGroup = new osg::Group;
    // 绘制盒体（立方体、长方体）
    {
        osg::ref_ptr<osg::Geode> pGeode = new osg::Geode;
        // 创建专门指明精细度的类osg::TessellationHints，并设置对应精细度
        osg::ref_ptr<osg::TessellationHints> pHints = new osg::TessellationHints;
        pHints->setDetailRatio(0.5);
        // 绘制几何类型(几何体)
        qreal width = 5.0f;
        // 函数1
        pGeode->addDrawable(new osg::ShapeDrawable(new osg::Box(osg::Vec3(0, 0, 0), width), pHints));
#if 1
        // 设置关闭光照：OFF，同时旋转都能看到了（光照关闭，法向量不起作用）
        {
            osg::StateSet *pStateSet = pGeode->getOrCreateStateSet();
            pStateSet->setMode(GL_LIGHTING, osg::StateAttribute::ON);
//            pStateSet->setMode(GL_LIGHTING, osg::StateAttribute::OFF);
        }
#endif
        pGroup->addChild(pGeode);
    }
    // 创建多视口相机
    {
#if 0
        // 这里改用了自己窗口已经创建的，这块废掉了，但是保留，基本的核心思想是一样的
        osg::ref_ptr<osg::GraphicsContext::WindowingSystemInterface> pWindowingSystemInterface
                = osg::GraphicsContext::getWindowingSystemInterface();
        if(!pWindowingSystemInterface.get())
        {
            LOG << "if(!pWindowingSystemInterface.get())";
            return pGroup.get();
        }
        unsigned int width = 0;
        unsigned int height = 0;
        pWindowingSystemInterface->getScreenResolution(osg::GraphicsContext::ScreenIdentifier(0),
                                                       width,
                                                       height);
        osg::ref_ptr<osg::GraphicsContext::Traits> pTraits = new osg::GraphicsContext::Traits;
        {
            pTraits->x = 0;
            pTraits->y = 0;
            pTraits->width = width;
            pTraits->height = height;
            pTraits->windowDecoration = false;
            pTraits->doubleBuffer = true;
            pTraits->sharedContext = 0;
        }
        LOG << pTraits->x << pTraits->y << pTraits->width << pTraits->height;
        osg::ref_ptr<osg::GraphicsContext> pGraphicsContext = osg::GraphicsContext::createGraphicsContext(pTraits.get());
        if(!pGraphicsContext->valid())
        {
            LOG << "if(!pGraphicsContext->valid())";
            return pGroup.get();
        }
#endif

        double angle = 15.0f;

#if 1
        // 前
        osg::ref_ptr<osg::Camera> pSlaveFrontCamera = new osg::Camera;
        pSlaveFrontCamera->setGraphicsContext(_pViewer->getWindow());
        // 视口就是引擎三维的区域，但是注意区别于屏幕的坐标系（屏幕是左上为0，0，而三维引擎是左下为0，0）
        pSlaveFrontCamera->setViewport(0,
                                       0,
                                       rect().width() / 4,
                                       rect().height() / 4);
        pSlaveFrontCamera->setRenderOrder(osg::Camera::POST_RENDER);
        _pViewer->addSlave(pSlaveFrontCamera,
                           osg::Matrix(),
                           osg::Matrix::rotate(osg::DegreesToRadians(0.0), 0.0, 0.0, 0.0),
                           true);
#endif

#if 1
        // 后
        osg::ref_ptr<osg::Camera> pSlaveBehindCamera = new osg::Camera;
        pSlaveBehindCamera->setGraphicsContext(_pViewer->getWindow());
        // 视口就是引擎三维的区域，但是注意区别于屏幕的坐标系（屏幕是左上为0，0，而三维引擎是左下为0，0）
        pSlaveBehindCamera->setViewport(0,
                                        rect().width() / 4 * 3,
                                        rect().width() / 4,
                                        rect().height() / 4);
        pSlaveBehindCamera->setRenderOrder(osg::Camera::POST_RENDER);
        _pViewer->addSlave(pSlaveBehindCamera,
                           osg::Matrix::translate(0, 0, 0),
                           osg::Matrix::rotate(osg::DegreesToRadians(30), 1.0, 0.0, 0.0),
                           true);
#endif

#if 0
        // 左
//        osg::ref_ptr<osg::Camera> pSlaveLeftCamera = new osg::Camera;
//        pSlaveLeftCamera->setGraphicsContext(_pViewer->getWindow());
        osg::ref_ptr<HudRotateCamera> pSlaveLeftCamera = new HudRotateCamera;
        pSlaveLeftCamera->setGraphicsContext(_pViewer->getWindow());
        pSlaveLeftCamera->setMasterCamera(_pViewer->getCamera());
        pSlaveLeftCamera->setViewport(0,
                                      rect().height() / 8 * 3,
                                      rect().width()  / 4,
                                      rect().height() / 4);
        pSlaveLeftCamera->setRenderOrder(osg::Camera::POST_RENDER);

#if 0
        _pViewer->addSlave(pSlaveLeftCamera,
                           osg::Matrix(),
                           osg::Matrix::rotate(osg::DegreesToRadians(angle), 0.0, 0.0, 1.0),
                           true);
#endif
#if 0
        // 设置相机位置，观察目标点和方向
        osg::Vec3f vec3Eye = osg::Vec3f(100, 100, 0);
        osg::Vec3f vec3Center = osg::Vec3f(0, 0, 0);
        osg::Vec3f vec3Up = osg::Vec3f(0, 1, 0);
        pSlaveLeftCamera->setViewMatrixAsLookAt(vec3Eye, vec3Center, vec3Up);
        _pViewer->addSlave(pSlaveLeftCamera);
#endif
#if 1
        // 设置slave相机的位置和方向
        osg::ref_ptr<osg::MatrixTransform> transform = new osg::MatrixTransform();
        // 设置平移矩阵，根据需要进行调整
        osg::Matrix matrix;
        matrix.makeTranslate(0, 0, 0); // 这里的x, y, z是你想要平移到的位置
        transform->setMatrix(matrix);
        transform->addChild(pGroup);
        _pViewer->addSlave(pSlaveLeftCamera,
                           osg::Matrix(),
                           osg::Matrix::rotate(osg::DegreesToRadians(15.0f), 0.0, 1.0, 1.0),
                           true);
        pSlaveLeftCamera->setProjectionMatrixAsPerspective(
                    100.0f, 1.0, 1.0f, 100.0f);
#endif

#endif

#if 0
        // 右
        osg::ref_ptr<osg::Camera> pSlaveRightCamera = new osg::Camera;
        pSlaveRightCamera->setGraphicsContext(_pViewer->getWindow());
        pSlaveRightCamera->setViewport(rect().width()  / 4 * 3,
                                       rect().height() / 8 * 3,
                                       rect().width()  / 4,
                                       rect().height() / 4);
        pSlaveRightCamera->setRenderOrder(osg::Camera::POST_RENDER);
        _pViewer->addSlave(pSlaveRightCamera,
                           osg::Matrix(),
                           osg::Matrix::rotate(osg::DegreesToRadians(-angle), 0.0, 0.0, 1.0),
                           true);
#endif

#if 0
        // 上
        osg::ref_ptr<osg::Camera> pSlaveUpCamera = new osg::Camera;
        pSlaveUpCamera->setGraphicsContext(_pViewer->getWindow());
        pSlaveUpCamera->setViewport(rect().width()  / 8 * 3,
                                    0,
                                    rect().width()  / 4,
                                    rect().height() / 4);
        pSlaveUpCamera->setRenderOrder(osg::Camera::POST_RENDER);
        _pViewer->addSlave(pSlaveUpCamera,
                           osg::Matrix(),
                           osg::Matrix::rotate(osg::DegreesToRadians(angle), 1.0, 0.0, 0.0),
                           true);
#endif

#if 0
        // 下
        osg::ref_ptr<osg::Camera> pSlaveDownCamera = new osg::Camera;
        pSlaveDownCamera->setGraphicsContext(_pViewer->getWindow());
        pSlaveDownCamera->setViewport(rect().height() / 8 * 3,
                                      rect().height() / 8 * 6,
                                      rect().width() / 4,
                                      rect().height() / 4);
        pSlaveDownCamera->setRenderOrder(osg::Camera::POST_RENDER);
        _pViewer->addSlave(pSlaveDownCamera,
                           osg::Matrix(),
                           osg::Matrix::rotate(osg::DegreesToRadians(-angle), 1.0, 0.0, 0.0),
                           true);
#endif

    }
    return pGroup.get();
}

 

工程模板v1.36.0

  

 

入坑

入坑一：设置相机就崩溃

问题

  

解决过程

  定位到不设置相机就不崩溃，然后这里是笔者自己造的Qt与OSG结合的，使用了位置，这里也可以查看实际打印的创建的区域坐标和大小，确实也是不对：
  

  那直接把场景里面的gc赋值给他测试，是可以的，修改的地方有点多，因为这个Qt+OSG是笔者根据源码原理进行调整渲染的，与直接编译出来的qt+osg还是有点区别，总之一句话，就是Qt渲染窗口里面已经有这个osg::ref_ptrosg::GraphicsContext了，不用去额外建立了：
  删除以下代码：
  

  然后再调整相机代码，还有从Qt渲染窗口里面增加拿到这个内容上下文的函数就好了。

解决

  新增获取函数，原本不能获取
  

  

  这里实际大小为：
  

  所以外面代码，直接用窗口的宽高好了（笔者是铺满的）：这里是要缩小放前面，那就是改为4/1吧：
  

  

入坑二：左视图没有

问题

  左视图应该显示，但是没显示
  

解决过程

  改成一样的：
  

  然后不偏移试试：
  

  偏移一个小角度试试：
  

  所以是Y轴的中心不对，但是我们也没有改，测试绕x轴：
  

  然后绕z轴，发现就z轴没有偏移：
  

  

  

  尝试单独设置添加相机的视口是无效的:
  

  

  尝试单独修改同步旋转的相机去修改视口，也是无效：
  

  继续尝试：
  

  是否与内置相机的视口有关系，测试也无关：
  

  

解决（主技术方向未解决）

  从原始从相机技术方面暂时没有解决，因为也尝试了更改矩阵、修改相机视角观看位置都没什么变化。
  可以确认的是，应该是相机旋转的中心不对，并不是场景中心不对，所以鼠标拽托中间还是在旋转，而视角旋转则x和y轴存在偏移。X和y存在偏移就是左右和里外，若是与屏幕有关也是上下和左右，所以这里这么分析推断也不对。
  代码全部放出，读者有兴趣可以提供协助，一起探讨。

规避解决方法

  直接在相机中修改偏移旋转，然后当作结点加入，是可以解决，而且还不能是从相机，需要addChild进入：
  

  这时候拉伸有问题：
  

  变形了：
  

  

  终于外挂一个东西解决：
  

  

  但是鼠标中键按下偏移中心点，会都向右，理论上反向180°的y轴应该向左，但是还是向右，因为是场景偏移，我们规避是对场景下的相机进行旋转，所以实际是移动场景相机了，相机里面的正反对外无效。

官方从相机示例（也存在问题，怀疑是osg3.4.0源码bug）

  为了再次深入论证是否代码问题，笔者又用官方的demo实现：

#include <osg/Camera>
#include <osg/Group>
#include <osg/Geode>
#include <osg/ShapeDrawable>
#include <osgViewer/Viewer>
#include <osg/GraphicsContext>

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

    osg::ref_ptr<osg::Group> pGroup = new osg::Group;
    // 绘制盒体（立方体、长方体）
    {
        osg::ref_ptr<osg::Geode> pGeode = new osg::Geode;
        // 创建专门指明精细度的类osg::TessellationHints，并设置对应精细度
        osg::ref_ptr<osg::TessellationHints> pHints = new osg::TessellationHints;
        pHints->setDetailRatio(0.5);
        // 绘制几何类型(几何体)
        double width = 5.0f;
        // 函数1
        pGeode->addDrawable(new osg::ShapeDrawable(new osg::Box(osg::Vec3(0, 0, 0), width), pHints));
        // 设置关闭光照：OFF，同时旋转都能看到了（光照关闭，法向量不起作用）
        {
            osg::StateSet *pStateSet = pGeode->getOrCreateStateSet();
            pStateSet->setMode(GL_LIGHTING, osg::StateAttribute::ON);
        }
        pGroup->addChild(pGeode);
    }

    osg::GraphicsContext::WindowingSystemInterface * wsi = osg::GraphicsContext::getWindowingSystemInterface();
    if(!wsi)
    {
        return 0;
    }

    osg::ref_ptr<osg::GraphicsContext::Traits > traits = new osg::GraphicsContext::Traits;
    traits->x = 0;
    traits->y = 0;
    traits->width = 800;
    traits->height = 600;
    traits->windowDecoration = false;
    traits->doubleBuffer = true;
    traits->sharedContext = 0;

    osg::ref_ptr<osg::GraphicsContext> gc = osg::GraphicsContext::createGraphicsContext(traits);
    if(!gc.valid())
    {
        return 0;
    }

    osg::ref_ptr<osgViewer::Viewer> viewer = new osgViewer::Viewer;

    osg::ref_ptr<osg::Camera> master = new osg::Camera;
    master->setGraphicsContext(gc);
    master->setViewport(0, 0, 800, 600);
    viewer->addSlave(master.get());

    osg::ref_ptr<osg::Camera> leftcam = new osg::Camera;
    leftcam->setGraphicsContext(gc);
    leftcam->setViewport(0, 0, 800 / 2, 600 / 2);
    leftcam->setRenderOrder(osg::Camera::POST_RENDER);
    viewer->addSlave(leftcam.get(),
                     osg::Matrix(),
                     osg::Matrix::rotate(osg::DegreesToRadians(15.0), 0.0, 1.0, 0.0),
                     true);

    viewer->setSceneData(pGroup);

    viewer->run();

    return 0;
}

  

  改进后相机代码：

    osg::ref_ptr<osgViewer::Viewer> viewer = new osgViewer::Viewer;

    osg::ref_ptr<osg::Camera> master = new osg::Camera;
    master->setGraphicsContext(gc);
    master->setViewport(0, 0, 800, 800);
    viewer->addSlave(master.get());

    {
        osg::ref_ptr<osg::Camera> leftcam = new osg::Camera;
        leftcam->setGraphicsContext(gc);
        leftcam->setViewport(0, 0, 100, 100);
        leftcam->setRenderOrder(osg::Camera::POST_RENDER);
        viewer->addSlave(leftcam.get(),
                         osg::Matrix(),
                         osg::Matrix::rotate(osg::DegreesToRadians(15.0), 1.0, 0.0, 0.0),
                         true);
    }

    {
        osg::ref_ptr<osg::Camera> leftcam = new osg::Camera;
        leftcam->setGraphicsContext(gc);
        leftcam->setViewport(100, 0, 100, 100);
        leftcam->setRenderOrder(osg::Camera::POST_RENDER);
        viewer->addSlave(leftcam.get(),
                         osg::Matrix(),
                         osg::Matrix::rotate(osg::DegreesToRadians(15.0), 0.0, 1.0, 0.0),
                         true);
    }

    {
        osg::ref_ptr<osg::Camera> leftcam = new osg::Camera;
        leftcam->setGraphicsContext(gc);
        leftcam->setViewport(200, 0, 100, 100);
        leftcam->setRenderOrder(osg::Camera::POST_RENDER);
        viewer->addSlave(leftcam.get(),
                         osg::Matrix(),
                         osg::Matrix::rotate(osg::DegreesToRadians(15.0), 0.0, 0.0, 1.0),
                         true);
    }

    {
        osg::ref_ptr<osg::Camera> leftcam = new osg::Camera;
        leftcam->setGraphicsContext(gc);
        leftcam->setViewport(300, 0, 100, 100);
        leftcam->setRenderOrder(osg::Camera::POST_RENDER);
        viewer->addSlave(leftcam.get(),
                         osg::Matrix(),
                         osg::Matrix::rotate(osg::DegreesToRadians(180.0), 0.0, 0.0, 1.0),
                         true);
    }

  所以是osg3.4.0的源码这块就有问题：