Alberto Raposo – PUC-Rio INF 1366 – Computação Gráfica Interativa X3D: Grouping Nodes, Viewing & Navigation, Appearance Alberto B. Raposo [email protected]

Alberto Raposo – PUC-Rio

INF 1366 – Computação Gráfica Interativa

X3D: Grouping Nodes, Viewing & Navigation, Appearance

Alberto B. Raposo

[email protected]

http://www.tecgraf.puc-rio.br/~abraposo/INF1366

http://www-nt.inf.puc-rio.br/cgilua/cgilua.exe/index.html


http://www.puc-rio.br/


Abstract Node Types

• X3DChildNode

• X3DBoundedObject

• X3DGroupingNode

• X3DInfoNode

• X3DUrlObject (Interface)


X3DChildNode

• Comum a todos os nós X3D.• Indica que o nó pode ser usado como filho de um

nó de agrupamento– Usado nos campos children, addChildren e

removeChildren de um X3DGroupingNode

Type accessType Name Default Range Profile

SFNode inputOutput metadata NULL [X3DMetadataObject] Core


X3D Profiles


X3DBoundedObject

• Objeto que pode ter uma “bounding box”, útil para determinar visibilidade e tratar colisão de objetos


SFVec3f initializeOnly bboxCenter 0 0 0 (-, ) Interchange

SFVec3f initializeOnly bboxSize -1 -1 -1 [0, ) ou -1 -1 -1 Interchange

Sem bounding box


X3DGroupingNode

• Implementa X3DChildNode e X3DBoundedObject


MFNode inputOutput children [ ] [X3DChildNode] Interchange

MFNode inputOnly addChildren [ ] [X3DChildNode] Interactive

MFNode inputOnly removeChildren [ ] [X3DChildNode] Interactive



SFNode inputOutput metadata NULL [X3DMetadataObject]

Core


X3DInfoNode e X3DUrlObject

• X3DInfoNode (permite que qualquer nó tenha metadados)

• X3DUrlObject




MFString inputOutput url [ ] [ URN ] Interchange ou Interactive


Grouping Nodes

• Nós para agrupar outros nós, criando a estrutura hierárquica da cena.

• Objetivos:– Estruturar a cena, agrupando “pedaços” relacionados

– Criar subgrapfs de nós relacionados, facilitando, por exemplo, a animação

– Manter sistema de coordenadas comum

– Facilitar reuso de partes da cena (DEF e USE)


Grouping Nodes

• Exemplos– Group / StaticGroup

– Transform

– Inline

– LOD

– Switch

– Anchor

– Billboard

– Collision


Group / StaticGroup

• Apenas agrupa nós da cena

• StaticGroup não permite modificações (inserção, remoção, animação, ou qualquer alteração) nos seus nós filhos– Porém, o browser pode fazer otimizações na

estrutura interna do grafo de cena, aumentando desempenho da visualização


Group / StaticGroup

Ver exemplo animado


Transform

• Define systema de coordenadas para os filhos– Cada filho pode ter suas transformações, em relação ao

sistema de coordenadas do pai.


Inline

• Pega nó de um outro arquivo X3D– (do primeiro endereço válido a partir de uma

lista de urls).• Mais “forte” que um link em HTML, que só

direciona para um url.

• O Inline deve referenciar um arquivo X3D válido e que não ultrapasse as restrições de profile, componentes e nível do arquivo que o chama.


Inline

• Não permite inclusão e remoção de filhos (addChildren e removeChildren)


SFBool inputOutput load true Immersive

MFString inputOutput url NULL Interactive




Core


Inline


LOD

• Implementa níveis de detalhesType accessType Name Default Range Profile

SFVec3f initializeOnly center 0 0 0 (-, ) Immersive

MFFloat initializeOnly range [ ] (-, ) Immersive

SFBool initializeOnly forceTransitions False Immersive (v 3.1)





Core


LOD

Exemplo de LOD


Switch• “Similar” ao LOD, mas é autor quem define qual dos

filhos será renderizado (apenas 1 pode ser renderizado a cada instante)– Usado, por exemplo, para animação de geometrias


SInt32 inputOutput whichChoice -1 [-1, ) Immersive





Core


Switch - Exemplo


Anchor• É um hiperlink dentro da cena: move para outra câmera ou

outra cena X3D


SFString inputOutput description “” (null string) Interactive

MFString inputOutput url “” (null string) Interactive

MFString inputOutput parameter “” (null string) Interactive

MFNode inputOutput children [ ] [X3DChildNode] Interactive



SFVec3f initializeOnly bboxCenter 0 0 0 (-, ) Interactive

SFVec3f initializeOnly bboxSize -1 -1 -1 [0, ) ou -1 -1 -1 Interactive



Anchor - parâmetros

• url– Lista de urls de onde se pegará o primeiro

válido, ao se selecionar o(s) objeto(s) do Anchor

• parameter– Informações adicionais

• parameter = “target=blank”

• parameter = “target=frame_name”


Billboard

• Objetos do nó Billboard estão sempre “virados” de frente para a câmera.– Bom para texto, por exemplo.Type accessType Name Default Range Profile

SFVec3f inputOutput axisOfRotation 0 1 0 (-, ) Immersive

MFNode inputOutput children [ ] [X3DChildNode] Immersive



SFVec3f initializeOnly bboxCenter 0 0 0 (-, ) Immersive

SFVec3f initializeOnly bboxSize -1 -1 -1 [0, ) ou -1 -1 -1 Immersive


Exemplo de Billboard


Collision

• Detecta colisão entre câmera e objetos agrupados nesse nó.– Apenas nós geométricos provêem colisão, com

exceção de pontos, linhas e texto

• Pode ter um objeto proxy (não renderizado) que substitui a geometria real para efeito de cálculos de colisão (geralmente usado para otimização do cálculo).


Collision


SFBool inputOutput enabled True Immersive

SFTime inputOutput collideTime Immersive

SFBool outputOnly isActive Immersive

SFNode initializeOnly proxy NULL Shape ou X3DChildNode Immersive

MFNode inputOutput children [ ] [X3DChildNode] Immersive

MFNode inputOnly addChildren [ ] [X3DChildNode] Immersive

MFNode inputOnly removeChildren [ ] [X3DChildNode] Immersive

SFVec3f initializeOnly bboxCenter 0 0 0 (-, ) Immersive

SFVec3f initializeOnly bboxSize -1 -1 -1 [0, ) ou -1 -1 -1 Immersive



Viewing & Navigation Nodes

• X3DBindableNode– Só um nó de cada tipo bindable pode estar ativo

a cada instante– Exemplos

• Viewpoint• NavigationInfo• Background• TextureBackground• Fog


X3DBindableNode


SFBool inputOnly set_bind Interactive

SFBool outputOnly isBound Interactive

SFTime outputOnly bindTime Interactive



Viewpoint (câmera)


SFVec3f inputOutput centerOfRotation 0 0 0 (-, ) Interactive

SFString inputOutput description “” (null string) Immersive

SFFloat inputOutput fieldOfView /4 (0, ) Immersive

SFBool inputOutput jump true Interactive

SFRotration inputOutput orientation 0 0 1 0 [-1 1] (-, ) Interactive

SFVec3f inputOutput position 0 0 0 (-, ) Interactive

SFBool inputOnly set_bind Interactive

SFBool outputOnly isBound Interactive

SFTime outputOnly bindTime Interactive


centerOfRotation: ponto em torno do qual a câmera girará noEXAMINE


NavigationInfo


NavigationInfo

• type


NavigationInfo

• speed– Velocidade com que o usuário navega na cena

• headlight– Se há uma luz direcional (não é luz spot – luz de

capacete de mineiro) na direção do look-at

• transitionType– Como se dá a trasição entre câmeras: TELEPORT,

LINEAR (interpolação), ou ANIMATE (browser-specific)


NavigationInfo• visibilityLimit

– Distância esperada do objeto mais distante visível

– 0 significa sem distância máxima

• avatarSize


Aparência, Material e Textura

• Cada nó Shape tem:– 1 aparência (Appearance node) – 1 X3DGeometryNode

• Cada nó Appearance têm:– 1 Material node

• Transparência e uma série de propriedades de cor

– 1 FillProperties e 1 LineProperties nodes• Padrões para preenchimento e cores de borda

– 1 Texture node• Aplica imagem ou vídeo sobre superfície do objeto geométrico


Apperance


Material Node


Material Node

• ambientIntensity– O quanto de luz ambiente essa superfície reflete

(depende apenas das fontes de luz, e não de suas posiçõesem relação ao objeto)

• diffuseColor– Reflete as fontes de luz em função de seus

ângulos em relação à superfície: quanto mais direto, mais reflexão


Material Node

• emissiveColor– O quanto de luz o próprio objeto emite (i.e., ele será

visível sem nenhuma outra fonte de luz no ambiente)• specularColor e shininess

– Definem os highlights especulares em função do ângulo da fonte com o objeto e também do observador em relação ao objeto: se esses 2 ângulos forem próximos, maior a reflexão especular

– Menor shininess significa highlight mais “soft”• transparency

– 0 é opaco, e 1 e completamente transparente


Material Nodes: ExemplosApenas diffuseColor="1 0 0" Apenas emissiveColor="0 0 1"

Apenas specularColor="0 1 0" e diffuseColor="1 0 0"

Usando transparência parcial na esfera ao lado


Testando materiais

http://tog.acm.org/resources/applets/vrml/pellucid.html


Texturas

• Modelos de iluminação não são apropriados para descrever todas as diferenças de cor observáveis em uma superfície– Superfícies pintadas com padrões ou imagens

• A capa ou uma página de um livro

– Superfícies com padrões de rugosidade• Tecidos ou uma parede de tijolos

• Em princípio é possível modelar esses detalhes com geometria e usando materiais de propriedades óticas distintas

• Na prática, esses efeitos são modelados usando uma técnica chamada mapeamento de textura

Cláudio Esperança e Paulo Roma Cavalcantiwww.lcg.ufrj.br/Cursos/COS-751/texturas-ppt


Mapeamento de Textura

• A idéia é reproduzir sobre a superfície de algum objeto da cena as propriedades de alguma função – ou mapa - bidimensional (cor, por exemplo)



Espaço de Textura

• Texturas 2D são funções T (s, t) cujo domínio é um espaço bidimensional e o contradomínio pode ser cor, opacidade, etc

• É comum ajustar a escala da imagem de tal forma que a imagem toda se enquadre no intervalo 0 ≤ s, t ≤ 1

• Normalmente a função em si é derivada de alguma imagem capturada– Se a imagem está armazenada numa

matriz Im [0..N–1 , 0..M–1]

– Então T (s, t) = Im [ (1 – t) N , s M ]

t

s

1

1

0

0



Espaço de Textura

• Pode ser vantajoso assumir que o padrão da imagem se repete fora desse intervaloT (s, t) =

Im [ (1 – t) N mod N, s M mod M ]



Função de Mapeamento• Retorna o ponto do objeto correspondente a cada

ponto do espaço de textura(x, y, z) = F (s, t)

• Corresponde à forma com que a textura é usada para “embrulhar” (wrap) o objeto– Na verdade, na maioria dos casos, precisamos de uma

função que nos permita “desembrulhar” (unwrap) a textura do objeto, isto é, a inversa da função de mapeamento

• Se a superfície do objeto pode ser descrita em forma paramétrica esta pode servir como base para a função de mapeamento



Exemplos de diferentes funções de mapeamento de textura


Processo de Mapeamento de Texturas

• Projeção do pixel sobre a superfície– Pontos da superfície

correspondentes aos vértices do pixel

• Parametrização– Coordenadas paramétricas dos

vértices do pixel projetados

• Mapeamento inverso– Coordenadas dos vértices no

espaço de textura• Média

– Cor média dos ‘Texels’ proporcional à àrea coberta pelo quadrilátero

uv

s

t

i

j



ImageTexture node

• Aplica imagens sobre geometria (.jpg, .png, .gif)

• Exemplo

Objeto com textura aplicada

Objeto sem textura

Imagem aplicada como textura


ImageTexture node


MFString inputOutput url [ ] [urn] Interchange

SFBool initializeOnly repeatS true Interchange

SFBool initializeOnly repeatT true Interchange



MovieTexture Node

• Aplica vídeo sobre geometria

• Formato suportado Mpeg-1– Browsers podem suportar outros formatos,

como .mov e .avi


MovieTexture Node


TextureTransform node

• Transformações nas coordenadas de textura para melhor alinhar as imagens da textura à geometria


TextureTransform Node


INF 1366 – Computação Gráfica Interativa

X3D: Grouping Nodes, Viewing & Navigation, Appearance

Alberto B. Raposo

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