Vega Prime的SpeedTree模块程序设计
Vega Prime的SpeedTree模块程序设计
1 引言
SpeedTree是美国IDV（Interactive Data Visualization）公司研发制作的一款专门的三维树木建模软件，支持大片树木的快速建立和渲染，而且它本身还带有强大的树木库。不仅可以通过插件将树木导入到其他的三维建模软件中使用，也可以为游戏引擎提供强大的树库支持，目前已经成为著名游戏引擎Unreal的御用树木生成软件。
Vega Prime是Presagis公司研发制作的一款用于创建及配置视景仿真、多领域仿真和通用可视化应用的视景平台，利用其跨平台性与可扩展性，Vega Prime成为实时3D应用开发与调度最佳的COTS类工具包。Vega Prime开发环境大大提高进行实时3D应用的创建与配置速度，同时提供功能强大的扩展模块，以解决实时3D应用开发中遇到的难题，其中的SpeedTree模块能够在实时帧率下进行真实感植被景观的定义与渲染。SpeedTree模块集成来自IDV公司的获奖产品SpeedTree技术，此技术目前已经成为US DoD训练系统和大多数视景游戏的特定特征。SpeedTree模块能对Vega Prime应用中高密度植被进行定义和渲染，能在达到最佳视觉效果的同时保持原有的渲染效率不变，能生成具备碰撞映射、阴影和精细纹理的植被效果，提供具有200种树和植物种类的模型库，包括阔叶树、针叶树、棕榈树、仙人掌和灌木，允许对现有树型进行修改并创建新的树型。SpeedTree植被还能方便的添加到现有的OpenFlight和MetaFlight数据库中。
在下文中将讨论SpeedTree for Vega Prime模块的程序设计方法。
2 SpeedTree模块
要使用SpeedTree for Vega Prime模块，必须安装Vega Prime 2.1.2或以上版本。
2.1 SpeedTree模型定义文件
SpeedTree模型定义文件（SpeedTree Definition File）用来批量定义spt格式的源模型及其渲染属性，其文件名是vsgn_speedtree_defs.txt。该文件名是不可更改的，OpenFlight加载器在加载SpeedTree模型时，只查找文件vsgn_speedtree_defs.txt，否则，将会产生不可预测的结果。
vsgn_speedtree_defs.txt示例文件如下所示：
其中，关键字MODEL定义一个新的模型实例，接着是标识模型的文件名，然后在“{“和“}”之间定义模型参数。
2.2 交叉引用文件
交叉引用文件（Cross Reference File）用来定义OpenFlight外部引用名字和替换文件名字之间的映射关系，OpenFlight加载器使用Vega Prime提供的搜索路径尝试加载外部引用的替换文件。交叉引用文件的文件名是vsgn_xref_map.txt，该文件名是不可更改的，OpenFlight加载器在加载SpeedTree模型时，只查找文件vsgn_xref_map.txt，否则，将会产生不可预测的结果。vsgn_xref_map.txt示例文件如下所示：
tree01.flt tree1.speedtree
tree02.flt tree2.speedtree
tree03.flt tree3.speedtree
tree04.flt tree4.speedtree
其中，第一个字符串是OpenFlight模型数据库外部引用文件名，第二个字符串是替换文件的名字，用来加载代替前面的外部引用文件。当OpenFlight加载器读到外部引用节点时，它将用外部引用文件名同交叉引用文件中提供的文件名进行比较，如果找到匹配的项，就尝试用替换文件代替外部引用文件。
2.3 SpeedTreeControl类
SpeedTreeControl类用来控制SpeedTree模型的属性，该类必须存在且唯一，其定义的属性包括：Wind Effects、Normal Mapping、Detail Texture、Self-Shadow和Instance Culling。为了在Vega Prime的Active Preview里看到SpeedTree模型，在应用配置文件ACF里必须有一个SpeedTreeControl实例。
3 SpeedTree模块程序设计
SpeedTree for Vega Prime模块程序设计流程主要是：
⑴ 用SpeedTreeCAD创建spt模型；
⑵ 用Creator创建包含外部引用的flt模型；
⑶ 编辑vsgn_speedtree_defs.txt和vsgn_xref_map.txt文件；
⑷ 编辑ACF文件，添加在⑵中创建的flt模型，添加SpeedTreeControl实例；
⑸ 在Active Preview里进行预览，或者用VC编程进行驱动。
3.1 创建spt模型
在Vega Prime 2.2.1版本中带了SpeedTreeCAD 4.1版本，可以用来创建spt模型，运行界面如图1所示。这不是讨论重点，所以不做详细讨论。
图1 SpeedTreeCAD 4.1运行界面
3.2 创建flt模型
flt模型是OpenFlight格式的模型数据库，OpenFlight格式是Multigen Creator建模软件独创的用于描述三维虚拟场景的层次化数据结构，已经成为事实上的业界标准数据格式。在flt模型数据库中可以添加对其他模型数据库的外部引用，外部引用的内容在层级视图中被放置在外部引用节点中，外部引用节点必须用跟组节点同级别的节点作为父节点。外部引用的模型对象在当前模型数据库中具有只读属性，不能在当前模型数据库中对其进行编辑，但是可以对外部引用进行整体的移动、旋转或者缩放。向模型数据库中添加外部引用的步骤如下：
⑴ 在层级视图中选择适当的组节点，单击“Parent”按钮将其设为父节点；
⑵ 单击菜单“File”-“External Reference”，打开外部引用对话框；
⑶ 在外部引用对话框的“External File Name”编辑框中输入被引用的模型数据库文件名；
⑷ 单击“OK”按钮完成外部引用。
还有一种常用的外部引用模型数据库的方法是直接在层级视图中，通过创建外部引用节点来进行外部引用操作。具体做法是，首先选择适当的组节点，然后打开创建工具箱，单击创建外部引用工具按钮。
下面具体创建一个包含外部引用的flt模型，使用的Creator版本为3.2，运行界面如图2所示。
图2 Creator 3.2运行界面
打开Creator,在默认状态下，创建一个外部引用节点，在外部引用对话框的“External File Name”编辑框中输入“tree01.flt”, 单击“OK”按钮退出对话框。单击菜单“File”-“Save”，打开保存文件对话框，在文件名编辑框中输入“tree.flt”,单击“保存”按钮退出对话框，关闭Creator。
3.3 编辑模型定义文件和交叉引用文件:
可以用任意文本编辑器进行编辑，这里用的是Windows记事本，具体定义如下。
编辑vsgn_speedtree_defs.txt文件内容如下：
编辑vsgn_xref_map.txt文件内容如下：
tree01.flt tree01.speedtree
这两个文件定义了外部引用文件和替换模型文件的对应关系。
如上所示，用模型tree01.speedtree代替模型tree01.flt，而模型tree01.speedtree的源模型为文件Beech_RT.spt，即最终tree01.flt被Beech_RT.spt代替。
3.4 编辑应用配置文件ACF
应用配置文件（Application Configuration File，ACF）包含了Vega Prime应用在初始化和运行时所需的一切信息，采用流行的通用文件格式扩展标识语言（XML）格式存储，可以使用Vega Prime的可视化编辑器LynX Prime进行开发。这里使用的LynX Prime版本为2.2，运行界面如图3所示。
图3 LynX Prime 2.2运行界面
ACF文件具体定义步骤如下：
⑴ 打开LynX Prime,在默认状态下，创建一个Object实例，模型文件名选择前面用Creator创建的tree.flt，模型位置设置为（0，60，55），其他参数默认；
⑵ 创建一个SpeedTreeControl实例，参数设置默认；
⑶ 编辑搜索路径SearchPath，添加模型文件tree.flt和Beech_RT.spt所在的目录；
⑷ 修改运动模式，将其设为MotionGame；
⑸ 修改观察者myObserver的位置（x，y，z）为（0，0，60），姿态（h，p，r）为（0，0，0）；
⑹ 单击菜单“File”-“Save”，打开保存文件对话框，在文件名编辑框中输入“test.acf”,单击“保存”按钮退出对话框，关闭LynX Prime。
3.5 程序运行效果
对上面建立的ACF文件，可以用LynX Prime打开，在Active Preview里进行预览，也可以用VC编程进行驱动。使用VC编程驱动时，可以动态改变环境的风速和风向，使SpeedTree模型做出随风摇摆的不同响应。在Active Preview里预览效果如图4所示，在MFC单文档框架下的运行效果如图5所示。
图4 在Active Preview里预览的效果
图5 在MFC单文档框架下运行的效果
4 结语
SpeedTree模块增强了Vega Prime中树木模型的真实性，调整Vega Prime里环境风的参数，SpeedTree模型能够以摇摆的方式做出逼真的反应。结合实例介绍了Vega Prime中SpeedTree模块的基本程序设计方法，在此基础上可以开发SpeedTree模块的具体应用。程序的开发运行环境为：Windows XP SP3、VS2005、Vega Prime2.2、Creator3.2。
文章转自：VR虚拟社区