SOMMARIO. Introduzione - OpenInventor. Introduzione - OpenInventor. OpenInventor

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1 OpenInventor SOMMARIO (riferimento: J. Wernecke, The Inventor Mentor Ed.: Addison-Wesley) Scene database e i scene graph Nodi Coin3D (riferimento: Esempi Introduzione - OpenInventor OpenInventor ( e una libreria in C++ per creare applicazioni grafiche 3D interattive. Tale libreria e basata su OpenGL, mette a disposizione classi e metodi che possono essere utilizzati come building block per sviluppare un applicazione. Tali classi possono essere usate e modificate in base alle esigenze dell applicazione. Tecnologie Software per la Bioingegneria 1 Tecnologie Software per la Bioingegneria 2 Introduzione - OpenInventor Si hanno i vantaggi della programmazione object-oriented. Diverse famiglie di oggetti: Primitive (forme, proprieta, gruppi,) Manipolatori Componenti (materiali, luci, viewer) Prevede inoltre un formato per la descrizione della scena 3D che permette lo scambio di tali informazioni con altre applicazioni. E infine possibile utilizzare scene 3D definite in altri formati (es. VRML) Tecnologie Software per la Bioingegneria 3 OpenInventor Tecnologie Software per la Bioingegneria 4

2 OpenInventor Il toolkit e indipendente dal window-system utilizzato. Pertanto e necessario utilizzare una opportuna libreria (associata al toolkit stesso) a seconda del sistema per cui si vuole sviluppare (esempio: Windows, Xt, Qt). Scopo di OpenInventor e creare oggetti 3D. Tutte le informazioni su questi oggetti (posizione, colore, forma,) sono memorizzate in un scene database. Queste informazioni possono essere utilizzate in vari modi, il piu comune e rappresentarle (render) a schermo, tramite OpenGL. Tecnologie Software per la Bioingegneria 5 Scene Database Lo scene database e l insieme delle informazioni rappresentanti una o piu scene tridimensionali. Un scene database puo contenere uno o piu scene graph. Lo scene database e una classe con dei metodi, il piu importante dei quali, SoDB::init(), serve ad inizializzare il database. Tecnologie Software per la Bioingegneria 6 Scene Graph Lo Scene Graph e una struttura gerarchica a grafo, i cui nodi rappresentano oggetti elementari, o composti, proprieta di visualizzazione, materiali, ecc La gerarchia della scena e creata addizionando nodi come figli di altri nodi. Un nodo quindi e l elemento fondamentale del grafo della scena. Esso contiene dati e metodi, che definiscono oggetti 3D, proprieta o gruppi di nodi. Scene Graph Quando si crea un nodo, esso e automaticamente inserito nel database come nodo root. In realta poi si connette tale nodo agli altri nodi, creando cosi una struttura gerarchica. Per creare un nodo si usa l operatore new: SoSphere* mysphere=new SoSphere; Una volta creato, ogni nodo memorizza, all interno del database il numero di riferimenti a se stesso. Tecnologie Software per la Bioingegneria 7 Tecnologie Software per la Bioingegneria 8

3 Scene Graph I riferimenti al nodo, quindi l incremento del contatore, avvengono quando si crea un link tra un nodo padre e un nodo figlio (node->addchild(child)), quando si crea un cammino (path), una azione, ecc Quando il reference count di un nodo arriva al valore 0, tale nodo viene cancellato. Per tale motivo, il distruttore dei nodi e privato ed essi non vanno distrutti dall utente. Una volta costruito uno scene graph, esso puo essere manipolato, rappresentato a schermo (render), scritto su file. Tecnologie Software per la Bioingegneria 9 Scene Graph Tecnologie Software per la Bioingegneria 10 Database Primitives Le primitive del database di OpenInventor includono: Shape nodes: nodi che descrivono semplici forme, quali cubi, coni, sfere, Property nodes: materiali, trasformazioni, luci, colori, texture, Group nodes: separatori, Sensori (oggetti che rispondono a determinati cambiamenti nel database, es. risposta a eventi, o che eseguono operazioni in determinati intervalli di tempo) ed engines. Tecnologie Software per la Bioingegneria 11 Coin3D Coin3D e una libreria opensource che implementa tutte le funzionalita di OpenInventor. Qualche funzionalita e stata aggiunta ma e stata mantenuta piena compatibilita con OpenInventor. Esistono una versione Professionale per sviluppare applicazioni commerciali ed una versione Free liberamente utilizzabile per studio e per sviluppare applica Tecnologie Software per la Bioingegneria 12

4 Coin3D La libreria Coin3D si puo scaricare da: Nella stessa pagina web e presente la documentazione delle classi. Per sviluppare un applicazione e necessario scaricare: La libreria Coin Una o piu librerie per ottenere la GUI (disponibili SoWin, SoXt, SoQt,.) Coin3D gerarchia di classi La scena e rappresentata attraverso lo scene graph. La struttura delle classi e gerarchica e basata sul polimorfismo. La classe SoNode e la classe base dei nodi usati nello scene graph. Da essa derivano le classi necessarie alla definizione della scena. Tecnologie Software per la Bioingegneria 13 Tecnologie Software per la Bioingegneria 14 SoNode Coin3D gerarchia di classi Coin3D - SoCube SoBaseColor La classe SoCube inserisce un cubo (un parallelepipedo) nello scene graph. SoCamera Ha i metodi per settare le 3 dimensioni del cubo. SoShape Tecnologie Software per la Bioingegneria SoCube SoCone 15 Vengono utilizzati i colori e le texture correntemente inserite nello scene graph (valori di default sono usati se nessun nodo di colore o texture e inserito nello scene graph). Analogamente esistono classi SoCone, SoSphere, SoCylinder, Tecnologie Software per la Bioingegneria 16

5 Coin3D - SoTransform La classe SoTransform definisce diverse trasformazioni che possono essere applicate ai nodi: Scale factor Translation Rotation Mette inoltre a disposizione diversi metodi per operare con tali trasformazioni. Coin3D - SoSeparator La classe SoSeparator serve a raggruppare nodi di diversa natura, preservandone lo stato. Sottografi padri di un nodo SoSeparator non cambiano lo stato del nodo sottostante. Tipicamente si raggruppano uno o piu oggetti, proprieta definite da SoTransform, SoBaseColor, texture, in un nodo SoSeparator e si aggiunge tale nodo allo scene graph. Tecnologie Software per la Bioingegneria 17 Tecnologie Software per la Bioingegneria 18 Coin3D - varie La classe SoBaseColor permette di definire il colore di un oggetto o di un gruppo di oggetti. La classe SoTexture2 e usata per mappare una texture 2S su un oggetto. Contiene i metodi per definire il modello di mapping da utilizzare. Coin3D - SoCamera La classe SoCamera e una classe astratta. Da essa derivano SoOrthographicCamera e SoPerspectiveCamera. Tali classi definiscono le matrici di proiezione e di modelview che permettono di renderizzare gli oggetti, i colori, le texture presenti nella scena. E possibile definire: posizione, orientamente, near, far e focal planes, aspect ratio, field of view (per la perspective camera). Tecnologie Software per la Bioingegneria 19 Tecnologie Software per la Bioingegneria 20

6 Esempio #include <Inventor\nodes\SoCube.h> #include <Inventor\nodes\SoCone.h> #include <Inventor\nodes\SoTransform.h> #include <Inventor\nodes\SoBaseColor.h> #include <Inventor\nodes\SoTexture2.h> #include <Inventor\nodes\SoSeparator.h> #include <Inventor\nodes\SoPerspectiveCamera.h> Includes e inizializzazioni #include <Inventor\Win\viewers\SoWinExaminerViewer.h> #include <Inventor\Win\SoWin.h> int main() { HWND MyWindow = SoWin::init("Esempio Coin3D"); SoSeparator* root = new SoSeparator; SoPerspectiveCamera* camera=new SoPerspectiveCamera; root->addchild(camera); Tecnologie Software per la Bioingegneria 21 Esempio SoSeparator* cube1sep= new SoSeparator; root->addchild(cube1sep); SoTransform* cube1trans = new SoTransform; cube1trans->rotation.setvalue(0.3,0,1,0); cube1sep->addchild(cube1trans); SoBaseColor* cube1col= new SoBaseColor; cube1col->rgb.setvalue(1.0,0.0,0.0); //cube1sep->addchild(cube1col); SoTexture2* cube1tex=new SoTexture2; cube1tex->filename.setvalue("girasoli.jpg"); cube1sep->addchild(cube1tex); SoCube *cube1= new SoCube; cube1sep->addchild(cube1); Cubo e proprieta Tecnologie Software per la Bioingegneria 22 Esempio SoSeparator* cone1sep= new SoSeparator; root->addchild(cone1sep); SoTransform* cone1trans = new SoTransform; cone1trans->translation.setvalue(1.0,0,5.0); cone1sep->addchild(cone1trans); SoBaseColor* cone1col= new SoBaseColor; cone1col->rgb.setvalue(0.0,1.0,0.0); cone1sep->addchild(cone1col); SoCone *cone1= new SoCone; cone1->bottomradius.setvalue(0.5); cone1sep->addchild(cone1); Cono e proprieta Esempio camera->position.setvalue(sbvec3f(0,0,10)); camera->neardistance.setvalue(1); camera->fardistance.setvalue(20); SoWinExaminerViewer MyViewer(MyWindow); //MyViewer.setStereoViewing(true); //MyViewer.setStereoOffset(0.6); MyViewer.setSceneGraph(root); MyViewer.setCamera(camera); SoCamera* cc=myviewer.getcamera(); MyViewer.setTitle("Esempio Coin3D"); MyViewer.show(); SoWin::mainLoop(); Proprieta della camera e del visualizzatore Tecnologie Software per la Bioingegneria 23 } Tecnologie Software per la Bioingegneria 24

7 Esempio Tecnologie Software per la Bioingegneria 25