Pv3D-9.排序.doc

第九章 ： Z-sorting (深度排列)简介： 本章主要介绍下面三个方面： a : 什么是Z-sorting（深度排序） b : layering scene renders (分层渲染场景) c : 用四叉树进行复杂的渲染的渲染 注：viewport层 就是ViewportLayer类的实例.它包含在viewport 内Z-sorting的解释 :在前面的章节中你一定碰到过Z-sorting（深度排序）的问题，你用的3D模型（model）越复杂，如果Z-sorting控制不准确，导致的问题也将会越来越明显 。下面两幅图显示了两个茶壶，它清楚的显示了什么是Z-sorting（深度排序）.上面的图显示有一部分平面不可见，喷口后面的平面由于排在茶壶身体所在面的后面(即就是排在后面，我们不可见的一面)，因而不可见，这就是利用了Z-sorting 。The painters algorithm (排序算法)Z-sorting（深度排序）方法将决定每个平面在scene里的显示深度，其深度位置是按照scene里的平面（即3D对象的某一面）距camera的距离来决定的 。在排序时判断哪个平面应该在前面是非常耗cpu的(The process of determining which triangle should be in front is CPU intensive.)。默认的，papervision3d 用一种非常快速但不是很精确的算法来为scene里的每个平面排序。该算法就是The painters algorithm ,它的主旨是：远处的物体应在近处的物体之前被显示出来（即先显示远处的物体，再显示近处的物体）该算法的流程如下 ：第一：所有在camera视图里的平面(3D对象的某一面)是按照距camera的距离，由远到近进行排序的。第二：所有的平面(3D对象的某一面)是按照已排好的顺序依次显示在scene上 即：最先开始显示最远处的的对象 然后由远及近依次显示各个对象。最近的对象最后显示。上面 最左边的图里的山是离camera最远的，所以它最先显示出来，然后显示中间那张图里的草型区域，最后显示右图里的树林。Sorting triangles 对平面进行排序为了更好的理解和深度排序有关的问题，我们需要更好的理解深度排序，下面是一幅标有注解的图 。注:triangle :平面 。 按照The painters algorithm排序算法，则最先显示的是最远处的平面对象。所以先显示平面B，然后显示平面A 。 下面的两幅图，左边是按由近及远顺序显示的图（图Expected），右边是按照深度排序的方法显示的图(图painters algorithm) 有一个很有效的方法去解决上面显示不明了的问题，即对B平面进行再分 。下图是对平面细分的指导 ：上面的平面B被再细分成平面B和平面C 。渲染scene时，将会首先显示平面C然后是平面A， 最后是平面B 。下图是再分后的结果：如果换一个视角,将会导致重新排序，平面显示的顺序依旧是由远到近 ，只是此时各个平面距camera的距离发生了改变。如下图：这时，平面A将会最先显示，然后是B 最后是C 。但是这里将会导致一个Z-sorting问题：即平面A将会和B重叠 。Layering your renders ：为了增加3D对象的显示效果，可以增加多个三角形平面（即创建更多的segment），但它不是最好的解决方案。因为当多个三角形平面的顶点(vertex)投影到scene上时，三角形平面越多，投影到scene上的点也越多，因而消耗的cpu也越多 . 更好的解决办法是用viewport（视口） 层，这些viewport(视口)层被嵌套在viewport里（因为viewport可以多方位旋转，因而有多个viewport层）。 这些viewport(视口)层的概念与photoshop和flash里层的概念一样，他们的工作原理一样 ，最上层的总是显示在最前面 。在photoshop里，每层只是放一种元素或者一种混合元素。在Pv3d里也是一样，每层只放一种元素。例如：我们可以将椅子放在某一层，然后将桌子放在另一层。每层的排列顺序可以通过pv3d 里算法实现。为了演示上述方法，我们将重用在第八章介绍过了的animatedMill模型。下面将展示一些Z-sorting(深度排序)的问题 。下面的代码将作为本章的模板。 package import flash.events.Event; import org.papervision3d.core.animation.clip.AnimationClip3D; import org.papervision3d.events.FileLoadEvent; import org.papervision3d.materials.ColorMaterial; import org.papervision3d.materials.WireframeMaterial; import org.papervision3d.materials.special.CompositeMaterial; import org.papervision3d.objects.parsers.DAE; import org.papervision3d.objects.primitives.Plane; import org.papervision3d.view.BasicView; private class ViewportLayersExample extends BasicView private var mill:DAE; private var floor:Plane; private var rotX:Number = 0.1; private var rotY:Number = 0.1; private var camPitch:Number = 90; private var camYaw:Number = 270; private var easeOut:Number = 0.1; public function ViewportLayersExample() stage.frameRate = 40; init(); private function init():void mill = new DAE(true,null,true); mill.addEventListener(FileLoadEvent.LOAD_COMPLETE, modelLoaded);mill.load(assets/animatedMill.dae); var colorMat:ColorMaterial = new ColorMaterial(0x006600); var wireMat:WireframeMaterial = new WireframeMaterial(); var floorMat:CompositeMaterial = new CompositeMaterial(); floorMat.addMaterial(colorMat); floorMat.addMaterial(wireMat); floorMat.doubleSided = true; floor = new Plane(floorMat,1000,1000,1,1); floor.y = -410; scene.addChild(floor); floor.rotationX = 90; private function modelLoaded(e:FileLoadEvent):void scene.addChild(mill); var animationLeft:AnimationClip3D = new AnimationClip3D (right,0,6); var animationRight:AnimationClip3D = new AnimationClip3D (left,6,12); mill.animation.addClip(animationRight); mill.animation.addClip(animationLeft); mill.play(right); startRendering(); override protected function onRenderTick(e:Event=null):void var xDist:Number = mouseX - stage.stageWidth * 0.5; var yDist:Number = mouseY - stage.stageHeight * 0.5; camPitch += (yDist * rotX) - camPitch + 90) * easeOut; camYaw += (xDist * rotY) - camYaw + 270) * easeOut; camera.orbit(camPitch, camYaw); super.onRenderTick(); 在init()方法里，我们加载了外部模型，并把它添加到了scene里。为地板floor对象添加了由WireframeMaterial和ColorMaterial组成的混合材质（floorMat）。最后onRenderTick(e:Event=null)方法里的几段代码是创建鼠标的交互性。移动鼠标，Camera将会绕scene原点进行旋转 ，因而我们就能看到多个方位 。测试代码，将会是下面这样的画面 ，下面的地板floor有一些Z-sorting(深度排序)问题。因为从底部看，模型mill在floor的后面，我们看不到mill模型 。为了能让我们在floor后面看到mill模型，下面我们用层的概念分析一下该问题 ：为了解决该问题，我们在此提出上面讲述了很多的层问题。 用层的方法可以解决mill模型不可见的问题 。 因为从底部看，模型mill在floor的后面，即floor在最上层，而mill模型在floor的下一层，因而我们看不到mill模型。 为了使mill模型在从底部看可见，我们只需改变floor和mill模型 层的顺序的即可 。下面有一些改变层顺序的方法：用useOwnContainer属性创建一个viewport层设置3D对象的useOwnContainer为true(3dDisplayObject. useOwnContainer=true；)，将会创建一个新的层，该层在所有层的上面（即该层在最上面）。并且该3d对象被画在了该层上。因而该3d对象将不会被遮住。在上面的代码中为了使我们从底部看mill模型可见，只需在modelLoaded()方法里加上下面一句代码：mill.useOwnContainer = true;加上上句代码后再次测试，发现现在的效果更好，图片如下：换多个方位看，我们会发现不存在Z-sorting问题了。其图片显示如下：右图是从较低的点的视口看的（即看它的底部）。把useOwnContainer设为true后，mill模型始终在最上层，因而我们始终能看到mill模型。但这是不符合真实的，并且该属性很耗cpu。下面我们将介绍另外两种方法来代替useOwnContainer方法。下面的两种方法更符合现实。用getChildLayer方法创建viewport层并给viewport层排序通过viewport3D类的getChildLayer方法得到ViewportLayer的实例。var millLayer:ViewportLayer = viewport.getChildLayer(mill);为了使它运行，我们还需要导入ViewportLayer类：import org.papervision3d.view.layer.ViewportLayer;getChildLayer()的三个参数： 参数数据类型 默认值 用法描述do3d DisplayObject3D 获得的do3d的所在层或者为do3d创建一个新的层（创建新的层需要第二个参数）createNew Boolean true是否为do3d创建一个新的viewport层（该值一般设为true,这样才能创建一个新的层，因为新层在所有层的最上面）Recurse Boolean true 是否将do3d里的子对象也 添加到该层当你得到新的viewport层的实例，你也可以将其他的3D对象添加到同一个层中。例如我们可以将大量mill模型添加到同一层. 作为用法演示： 我们在先前的代码的基础上 ，将floor添加到millLayer 层里 。当然这是没有意义的，这和不用层得到的效果是一样的。因为添加floor以后，floor就又在最上面了。我们在这里只是介绍用法：millLayer.addDisplayObject3D(floor);实例化ViewportLayer来创建 viewport 层下面是用法 ：var millLayer:ViewportLayer = new ViewportLayer(viewport,null);viewport.containerSprite.addLayer(millLayer);millLayer.addDisplayObject3D(mill,true);ViewportLayer类的构造函数的三个参数 ： 参数数据类型默认值用法描述Viewport Viewport3DViewport3D实例对象do3d DisplayObject3D 被添加进层的3d对象在getChildLayer() 方法里可以设置Recurse为true，将3d对象的子对象全部添加到层中。但是在ViewportLayer构造函数中并没有Recurse这个参数，因此在上面的代码中将do3d属性设为null,然后用addDisplayObject3D() 方法将do3d对象添加到层，addDisplayObject3D()方法的第二参数为Recurse ，故可以在这里进行设置isDynamicBooleanfalse是否要去除层在接下来的渲染。这个参数时pv3d内部决定的，不能在外部修改，只能在源码处进行修改addDisplayObject3D()的一个参数为do3d 第二个为Recurse 。Sorting layers前面的例子展示了使用viewport 层来解决Z-sorting（深度排序）问题，但是增加多个层也会带来处理层的问题。Papervision3D有三个内置的模式(mode)去处理这个问题 。用到的是sortMode属性 。用法如下：viewport.containerSprite.sortMode = ViewportLayerSortMode.Z_SORT;Papervision3D支持viewport层的3种排序算法 是ViewportLayerSortMode类三个静态常量属性ViewportLayerSortMode.Z_SORTViewportLayerSortMode.ORIGIN_SORTViewportLayerSortMode.INDEX_SORT在使用上面的3个mode时， 必须导入类：import org.papervision3d.view.layer.util.ViewportLayerSortMode;用ViewportLayerSortMode.Z_SORT给viewport 层排序 ：默认的，这些viewport 层是按照Z-sorting深度排序的算法进行排序的.他们排序的方式是基于层上的每个点（vertices）的Z坐标距camera的平均值来决定(即层内所有的点在Z轴上距camera的距离/点的总数)。因而距camera最远的层将会最先显示在scene在舞台上，然后是较远的显示。目前，我们只为mill模型创建了一个层，但我们要用层给mill模型和floor进行排序时。我们需要将floor也添加到viewport层中（一个新的viewport层）var millLayer:ViewportLayer = viewport.getChildLayer(mill);var floorLayer:ViewportLayer = viewport.getChildLayer(floor);上面的代码创建了两个新层。当你测试，从顶部和从底部看你的3D模型和floor会发现不存在Z-sorting(深度排序)问题。但是，把camera 放在floor的上面一点点，会发现又出现了Z-sorting(深度排序问题)，这时会发现整个floor对象显示在mill模型前面而不是单一的一个平面。为此，我们可以强制为某个viewport 层设置深度(即距camera的距离),如果设置floor距camera的距离为2000,因而达到为floor排序的目的 。下面是用法：floorLayer.forceDepth = true;floorLayer.screenDepth = 2000; 用上述方法可以达到为viewport重新排序的目的 (即强制设置他们的深度)。用 ViewportLayerSortMode.ORIGIN_SORT给层排序第二种算法是基于每个三D对象的原点进行的：当用默认的z-sorting（即：ViewportLayerSortMode.Z_SORT）排序无法满足精确的要求时。例如有一个模型，在某一面上有多个点(vertices),而在其他面上的点却很少。当按上述方法对它的深度(即距camera的距离)取平均值显然是不精确的 ，这将会导致失去平衡。为了解决这种情况，我们使用ViewportLayerSortMode.ORIGIN_SORT 排序，它是按照3D对象的原点进行排序的。当一个层中包含很多3D对象时，他们的原点将会取平均值 。用ViewportLayerSortMode.INDEX_SORT给viewport 层（ViewportLayer）排序这种算法是基于层的layerIndex属性来实现的。我们可以控制设定它：var millLayer:ViewportLayer = viewport.getChildLayer(mill);var floorLayer:ViewportLayer = viewport.getChildLayer(floor);millLayer.layerIndex = 1;floorLayer.layerIndex = 2;viewport.containerSprite.sortMode = ViewportLayerSortMode.INDEX_SORT;我们这样设置millLayer.layerIndex = 1; floorLayer.layerIndex = 2; ，将会导致scene里先创建millLayer（即离camera较远） 然后再创建floorLayer层(即离camera较近)，由于floorLayer层较后创建，因而floorLayer层在的最上面。尽管这样做对floorLayer层意义不大，但是我们是借此来介绍怎样使用layerIndex 属性 。目前我们已经有了几种可供选择的方法来给viewport层（ViewportLayer）进行排序。但是这些方法在我们的demo(即演示例子)里的使用都不能达到正确的效果。一个可供选择的方法是将它设为只有一面可见 即：matrial.oneSide=true; 但是对于这个demo,这并不是我们想要的。当cameral在floor的上表面和下表面时，我们需要正确（即符合实际）的观察floor和mill模型如果我们用ViewportLayerSortMode.INDEX_SORT给层排序，当cameral在floor的上表面和者下表面之间进行变动时，使用layerIndex属性来交换viewport层(ViewportLayer)的深度 将会产生怎么的结果呢？在 onRenderTick()方法里来设定这些属性/注意：下面的代码是demo的代码的基础上进行的/下面的代码是放在onRenderTick()里面的if(camera.y-410) viewport.getChildLayer(mill).layerIndex = 1; viewport.getChildLayer(floor).layerIndex = 2;else viewport.getChildLayer(mill).layerIndex = 2; viewport.getChildLayer(floor).layerIndex = 1;为了使layerIndex属性正常运行我们还需要这样设置：viewport.containerSprite.sortMode = ViewportLayerSortMode.INDEX_SORT;这行代码放在modelLoaded()方法里上述方法成功解决了demo里存在的问题但这个方法并不是在每个工程中都适用 。Creating and sorting sublayers不仅viewport支持viewport层（ViewportLayer），viewport 层他们自己也可以嵌套层（即层中再包含层），因而我们可以在同一个scene里使用多种排序方法。下面我们按照图示写出相关代码:/Create viewport layer 1 structurevar viewportLayer1:ViewportLayer = new ViewportLayer(viewport,null);var viewportLayer1_1:ViewportLayer = new ViewportLayer(viewport, chair);var viewportLayer1_2:ViewportLayer = new ViewportLayer(viewport, table);viewportLayer1.addLayer(viewportLayer1_1);viewportLayer1.addLayer(viewportLayer1_2);viewportLayer1.sortMode = ViewportLayerSortMode.INDEX_SORT;/Create a regular viewport layer 2var viewportLayer2:ViewportLayer = new ViewportLayer(viewport,floor);/Create viewport layer 3 structurevar viewportLayer3:ViewportLayer = new ViewportLayer(viewport,null);var viewportLayer3_1:ViewportLayer = new ViewportLayer(viewport,wall);var viewportLayer3_2:ViewportLayer = new ViewportLayer(viewport,door);viewportLayer3.addLayer(viewportLayer3_1);viewportLayer3.addLayer(viewportLayer3_2);viewportLayer3.sortMode = ViewportLayerSortMode.ORIGIN_SORT; /Add parent layers to the viewportviewport.containerSprite.addLayer(viewportLayer1);viewport.containerSprite.addLayer(viewportLayer2);viewport.containerSprite.addLayer(viewportLayer3);viewport.containerSprite.sortMode = ViewportLayerSortMode.Z_SORT;从上面的代码中可以看出嵌套的层在处理深度排序时 和在viewport里一样 。四叉树渲染引擎（Quadtree rendering）四叉树渲染引擎（Quadtree rendering）可以代替我们现在默认使用的的BasicRenderEngine 引擎。我们对四叉树渲染引擎（Quadtree rendering）的算法不会深入讲解。 我们只需要知道它可以解决大部分的深度排序（Z-sorting）问题。但是四叉树渲染引擎（Quadtree rendering）非常耗CPU。尽管这样，由于它的使用非常简单，下面我们来使用它：首先我们要新建一个工程，该工程是在ViewportLayersExample文档类（本章前面的模板，第一个代码） 的基础上建立起来。在该类的基础上，我们需要导入四叉树渲染引擎（Quadtree rendering）的包，import org.papervision3d.render.QuadrantRenderEngine;然后在init()方法里加上下面的代码：renderer = new QuadrantRenderEngine();上面的代码代替了我们默认的BasicRenderEngine引擎。BasicRenderEngine引擎是在我们继承BasicView类时自动创建的。实例化QuadrantRenderEngine只需要一个参数 该参数指定你要选择哪种排序的方法。这些方法是QuadrantRenderEngine类的静态常量。QuadrantRenderEngine.CORRECT_Z_FILTER: ：为不交叉的平面进行正确的排序。QuadrantRenderEngine.QUAD_SPLIT_FILTER: 为交叉的平面进行排序，引擎将会自动的分割交叉的平面，然后进行正确的排序。QuadrantRenderEngine.ALL_FILTERS:这个是上面两种类型的组合。它是默认值(即不传参数时默认是它)当我们测试代码，会发现出现的情况不令人满意。原因是我们用的模型是由少量的平面组成，这就限制了四叉树渲染引擎（Quadtree rendering）的正常发挥。该问题得原因是因为每一个平面都被四叉树渲染引擎（Quadtree rendering）渲染了，但是并不是每个平面都需要用四叉树渲染引擎（Quadtree rendering）进行渲染,我们可以不让3D对象不被四叉树渲染引擎（Quadtree rendering）进行渲染，因而该3D对象将会被默认的BasicRenderEngine引擎进行渲染。 我们可以用设置3D对象的testQuad属性为false来实现。我们例子的问题在于floor的深度排序问题。因而我们可以用四叉树渲染引擎（Qua