OpenCSG基于圖像 CSG 的庫(kù)

OpenCSG是一個(gè)基于圖像CSG的庫(kù)，CSG使用OpenGL渲染。OpenCSG使用c++編寫，并支持Microsoft Windows或Linux操作系統(tǒng)下最先進(jìn)的圖形硬件。

什么是CSG呢？CSG是Constructive Solid Geometry（構(gòu)造實(shí)體幾何）的縮寫，它使用簡(jiǎn)單的3D圖形來(lái)構(gòu)造復(fù)雜圖形。也就是說(shuō)，通過(guò)附加或求差的方法可以進(jìn)行圖形的組合，那些不是由CSG操 作產(chǎn)生的最基本的圖形稱之為primitives（基元），基元必須是實(shí)體，即基元必須要有明確的內(nèi)部或者外部定義。通過(guò)構(gòu)建，一個(gè)CSG也一定是實(shí)體。

基于圖像的CSG渲染（深度緩沖區(qū)CSG渲染）是一個(gè)專用名詞，它為幾何邊界未經(jīng)過(guò)明確計(jì)算的 CSG形狀指定渲染算法，這種算法使用圖形硬件的幀緩沖區(qū)設(shè)置，如深度緩存或模板緩存，來(lái)構(gòu)建CSG形狀。OpenCSG實(shí)現(xiàn)多種算法結(jié)合，其中就有 goldfeather算法和SCS算法。

優(yōu)點(diǎn)：

CSG是經(jīng)常被用作在CAD/CAM應(yīng)用程序中的基本建模技術(shù)。這里，基于圖像的CSG是交互操作CSG形狀的關(guān)鍵。由于OpenCSG對(duì)更復(fù)雜的圖像渲染較為快速，所以它能有效地在這些應(yīng)用中使用。

很久以前諸如PovRay這樣的繪圖工具就已經(jīng)使用CSG進(jìn)行圖像建模了。盡管這種繪圖工具的互動(dòng)建模工具包恰恰忽略CSG命令，但OpenCSG代表了這種應(yīng)用軟件的一種有價(jià)值的附加品。

總的來(lái)說(shuō)，到目前為止CSG渲染已經(jīng)幾乎沒(méi)有再用于交互式應(yīng)用程序，因?yàn)樗璧乃惴◤?fù)雜且容易出錯(cuò)。我們希望通過(guò)提供一個(gè)免費(fèi)的庫(kù)，這個(gè)庫(kù)是易于使用、快速靈活的，這將使它比目前更為主流。

先決條件：

OpenCSG的庫(kù)要求在OpenGL中也支持PBuffer或幀緩沖對(duì)象的圖形硬件。在PBuffers條件下，如果渲染到紋理的相關(guān)設(shè)備也被支持這將是有利的，如今OpenCSG使用RenderTexture類作為PBuffer庫(kù)。

一直以來(lái)，PBuffers已被廣泛支持。NVidia至少自 Radeon 系列就開始支持PBuffers，隨后是Riva TNT 和 ATI；其他供應(yīng)商生產(chǎn)的圖形硬件似乎并不支持PBuffers。因此，如果您不熟悉圖形硬件并且運(yùn)氣較差的話可能就無(wú)法使用OpenCSG來(lái)運(yùn)行程序。 在Linux條件下，您可能需要選擇同時(shí)支持OpenGL軟件渲染與PBuffers。

幀緩沖對(duì)象是OpenGL的一個(gè)較新的擴(kuò)展。它們更易于用作開發(fā)，現(xiàn)在（2010年）已經(jīng)成熟。它們也是OpenGL3.0的一部分、從1.2.0OpenCSG開始在默認(rèn)情況下使用OpenCSG，在較舊的版本中默認(rèn)使用PBuffers。

對(duì)于OpenGL擴(kuò)展檢查，OpenCSG使用OpenGL擴(kuò)展甲等庫(kù)GLEW。

OpenCSG寫在c++中，使用命名空間，并需要STL。在Windows下我不希望主要編 譯器不兼容。MSVC6, VC2003 .net和Dev-C++ 5 beta都提供相應(yīng)的工作區(qū)。在Linux環(huán)境下，您應(yīng)該使用gcc3或者更高版本。由于該編譯器并不能處理必須在內(nèi)部使用的std::map實(shí)現(xiàn)，致使 gcc 2.95.x不再有效。

要運(yùn)行好OpenCSG，您應(yīng)該有高填充率的圖形硬件。NVidia 圖形硬件自從 GeForce 和 ATI Radeon 以后滿足了以上要求。在OpenCSG::OcclusionQuery選項(xiàng)顯然需要封閉查詢，這個(gè)選項(xiàng)功能是從Radeon 9x00（x>= 5）和GeForce3（注意，GeForce4MX的數(shù)量為GeForce2！）顯卡芯片出現(xiàn)以后才開始支持的。

OpenCSG 已成功地在英特爾和AMD的硬件上使用 Radeon HD 4670、 GeForce 8 x 00、GeForceFX 6800、5600 GeForceFX，Radeon 9700、 GeForce3、GeForce4MX 和 TNT2圖形硬件運(yùn)行（越往后越慢）。

在Radeon9000上，OpenCSG會(huì)在除了標(biāo)準(zhǔn)Goldfeather渲染路徑以外的其他任何地方產(chǎn)生渲染錯(cuò)誤，這一情況曾廣為人知，這是否是驅(qū)動(dòng)器的問(wèn)題并不很清楚。我沒(méi)有在NVidia或ATI/AMD以外的圖形硬件上運(yùn)行OpenCSG的經(jīng)驗(yàn)。

使用情況：

OpenCSG的接口非常容易使用。只有一個(gè)叫做OpenCSG::Primitive的抽象類。A基元對(duì)象包含一個(gè)表示是附加還是求差的屬性操作。使用OpenCSG可以通過(guò)執(zhí)行render()方法來(lái)創(chuàng)建一個(gè)派生自具體基元的類。

如今實(shí)現(xiàn)CSG渲染，有一個(gè)將std::vector<Primitive*> 作為參數(shù)的函數(shù)OpenCSG::render()。渲染函數(shù)求由基元組得出的CSG表達(dá)式的值并使用CSG的固有值來(lái)初始化深度緩沖區(qū)。顏色緩沖區(qū)仍然 沒(méi)有改變，此后您必須使用一個(gè)以GL_EQUAL為參數(shù)的深度函數(shù)來(lái)隱藏?cái)?shù)組中的基元。