Tesztkörnyezet II

3D-s számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció

http://cg.iit.bme.hu/portal/node/312

https://portal.vik.bme.hu/kepzes/targyak/VIIIMA01

Dr. Várady Tamás, Dr. Salvi PéterBME, Villamosmérnöki és Informatikai KarIrányítástechnika és Informatika Tanszék

Tartalom● Poligonhálók reprezentációja

● Fájlformátumok● Fél-él adatstruktúra

● OpenMesh könyvtár● Osztály definiálása● Iterátorok, cirkulátorok

● libQGLViewer/OpenGL● Kamera használata● Megjelenítési módok (wireframe / solid)

Második fázis● Mit tud?

● Háromszöghálók beolvasása– STL és PLY fájlformátum

● Megjelenítés– W: wireframe ON/OFF– S: solid ON/OFF

● Ehhez:● Qt [menü, fájlnyitás-dialógus]● OpenGL [megjelenítés]● OpenMesh

– Hatékony háromszögháló implementáció– Standard fájlformátumok kezelése

Poligonhálók reprezentációja● Hogyan érdemes tárolni...

● ...fájlokban? [a méret a lényeg]● ...a memóriában? [a használhatóság a lényeg]

● Triviális megoldás (háromszögekre):T1Ax, T1Ay, T1Az, T1Bx, T1By, T1Bz, T1Cx, T1Cy, T1CzT2Ax, T2Ay, T2Az, T2Bx, T2By, T2Bz, T2Cx, T2Cy, T2Cz...TnAx, TnAy, TnAz, TnBx, TnBy, TnBz, TnCx, TnCy, TnCz

● Pl. STL formátum● Mi ezzel a probléma?

● Nincs topológiai információ● Ugyanaz a vertex többször szerepel

Ügyesebb reprezentáció● Minden vertexet egyszer tárol● Hivatkozás indexekkel● Például (PLY formátum):

[...header...]P1x P1y P1zP2x P2y P2z...Pmx Pmy Pmz3 T1A T1B T1C3 T2A T2B T2C...3 TnA TnB TnC

● Obj, VTK formátumok hasonló elven● Fájlban tárolásra jó,de kevés topológiai információ

Milyen a jó adatstruktúra?● Hatékony műveletek nagy háromszöghálókra

● Lekérdezések– Topológiai (szomszédsági információk)– Geometriai (koordináták, szögek, élhosszak)

● Átstrukturáló operációk (pl. éltörlés)● Egyéb műveletek

– Normális- és görbületbecslés– Adott sugáron belüli pontok kigyűjtése

● Univerzális● n-oldalú lapok● Külső és belső hurkok (lyukak)

Fél-él adatstruktúra● Irányított élpárok, orientált felületek

● Az “anyag” a baloldalon

● Csúcs:● Egy (tetszőleges) fél-él● Koordináták stb.

● Fél-él:● Kezdőpont● Pár (“twin”, mindig létezik)● Lap (ha van)● Előző és/vagy következő fél-él

● Lap: egy fél-él minden hurokhoz

Ujjgyakorlat● Hol vannak az alábbi sokszöghálóna fél-élek? (satírozás → lyuk)

Ujjgyakorlat● Hol vannak az alábbi sokszöghálóna fél-élek? (satírozás → lyuk)

Fejgyakorlat● Egy fél-él adatstruktúra alapján...

● Hogyan gyűjtjük össze egy csúcs körüli szomszédos csúcsokat?

● Hogyan gyűjtjük össze egy csúcs körüli szomszédos lapokat?

● Hogyan találjuk meg, és hogyanmegyünk végig a mesh határán?(ha nincsenek lyukak)

Fejgyakorlat● Egy fél-él adatstruktúra alapján...

● Hogyan gyűjtjük össze egy csúcs körüli szomszédos csúcsokat?→ első csúcs: a félél párjának kezdőpontja→ köv. félél: a pár rákövetkező félélje→ köv. csúcs: az új félélből hasonlóan...

● Hogyan gyűjtjük össze egy csúcs körüli szomszédos lapokat?→ Ugyanaz, kezdőpont helyett lap

● Hogyan találjuk meg, és hogyanmegyünk végig a mesh határán?(ha nincsenek lyukak)→ első félél: ahol nincs lap→ köv. félél: a rákövetkező (!)

OpenMesh● Honlap: http://www.openmesh.org/● RWTH Aachen egyetem (Leif Kobbelt)● Általános és hatékony reprezentáció

● Poligonhálók● Fél-él struktúra

● Alapvető algoritmusok● Pl. normálbecslés, decimálás, simítás

● Fontosabb fájlformátumok támogatása● STL, PLY, OBJ, IGES stb.

● Lightweight (vö. CGAL, OpenCascade)● Dokumentáció: szűkszavú, de van sok példa

Az OpenMesh használata● Mesh = TriMesh/PolyMesh + Kernel + Traits● Kernel: belső tárolás (pl. ArrayKernel)● Traits: testreszabás

● Koordináták, pontok típusai● Plusz információk hozzárendelése

● Példa:

Egyéb hasznos funkciók● Bejárás [bővebben később]

● Iterátorok (csúcsok, (fél)élek, lapok)● Cirkulátorok (pl. VertexFaceIter)

● Fájlbeolvasás● OpenMesh::IO::read_mesh(mesh, filename)● Fájlformátumot automatikusan felismeri

● Normálisok hozzárendelése (lap/csúcs)● request_face_normals / request_vertex_normals

– Csak lefoglalja a helyet● update_face_normals / update_vertex_normals

– Ez végzi el a tényleges számolást

Fájlnyitás – GUI● MyWindow.cpp:

Fájlnyitás – Geometria● MyViewer.h:

● MyViewer.cpp:

Megjelenítés● Feladatok:

● Kamera ráirányítása az objektumra– Befoglaló doboz (bounding box)

● Megjelenítési módok– Tárolás, rajzolás megfelelő módosítása– Billentyű-lenyomásra váltás

● Háromszögek kirajzolása– Ehhez: iterátor (lapokon), cirkulátor (csúcsokon)– STL-jellegű– Iterátor: MyMesh::[Const]FaceIter stb.

● Range objektum: mesh.faces() / mesh.vertices() stb.

– Cirkulátor: MyMesh::[Const]FaceVertexIter stb.● Range objektum: mesh.fv_range(), mesh.vih_range() stb.

– A range-ek indexeken (...Handle) mennek végig

MyViewer.cpp● Kamera-beállítás:

● Kirajzolás:

Megjelenítési módok● MyViewer.h:

● MyViewer.cpp:

Wireframe vs. Solid● glPolygonMode

● Csak wireframe → GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE● Különben → GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL

● Solid + wireframe problémás● Kétszer kell kirajzolni

– Egyszer a kitöltött, fehér, árnyalt háromszögeket– Egyszer csak a fekete körvonalakat

● A másodiknál ki kell kapcsolni a világítást● Meg kell akadályozni, hogy egymásba essenek

– glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_FILL)– glPolygonOffset(1, 1)

A teljes draw()