OSG开发笔记（三十四）： OsgUtil::Simplifier：简化几何体，提升显示性能和渲染效率

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前言

  对于一些较大的图形，会出现显示卡顿和渲染缓慢的问题，这时候就要使用到osgUtil::Simplifier简化器，来对其进行简化。

Demo

  

  

  

osgUtil

  osgUtil库是osg的四大核心库之一，OSG 核心库提供了用于场景图形操作的核心场景图形功能、类和方法；开发3D图形程序所需的某些特定功能函数和编程接口，以及2D和3D文件I/O的OSG 插件入口。
  
  osgUtil（OSG Utilities）模块提供了场景更新、裁剪、绘制、数据统计等公用工具。

osgUtil::Simplifier：简化几何体类

  

  OsgUtil::Simplifier 是 OpenSceneGraph (OSG) 库中的一个工具类，用于简化几何图形。OpenSceneGraph 是一个高性能的场景图渲染引擎，用于图形应用程序的开发，比如可视化、模拟、虚拟现实和游戏等。OsgUtil::Simplifier 类提供了一种方法来减少场景中的多边形数量，这在需要优化渲染性能或减小场景文件大小时非常有用。

功能概述

  OsgUtil::Simplifier 的主要功能是简化几何体，比如网格（mesh）。它通过移除一些不太重要的顶点或边来实现这一点，从而减少多边形的数量。简化的程度可以通过参数设置来控制，以达到在保持视觉质量的同时减少渲染负载的目的。

使用场景

• 性能优化：在需要渲染大量几何体时，通过简化几何体可以减少GPU的负担，提高渲染速度。
• 文件大小优化：简化后的几何体可以生成较小的场景文件，这对于网络传输或资源存储都是有益的。
• 实时应用：在实时渲染应用中，如虚拟现实或增强现实，简化可以帮助保持帧率稳定，提供流畅的用户体验。

基本用法

  使用 OsgUtil::Simplifier 通常涉及以下几个步骤：

• 创建简化器实例：创建一个 OsgUtil::Simplifier 的实例。
• 设置简化参数：通过配置简化器的参数（如目标多边形数量、误差容限等）来控制简化的程度。
• 应用简化：将需要简化的几何体（如 osg::Geometry 或 osg::Node）传递给简化器进行处理。
• 获取结果：简化器处理后会返回简化后的几何体，可以将其用于渲染。
    注意事项
• 视觉质量：虽然简化可以提高性能，但过度简化可能会导致视觉质量的显著下降。因此，需要仔细调整简化参数以找到性能和质量的平衡点。
• 数据完整性：简化过程中可能会修改原始数据，因此在使用前最好保留原始数据的备份。
• 资源消耗：简化操作可能需要一定的计算资源，特别是在处理复杂的几何体时。因此，在实时应用中需要谨慎使用，以避免引入额外的延迟。
    OsgUtil::Simplifier 是 OpenSceneGraph 提供的一个强大工具，可以帮助开发者在不影响视觉体验的前提下，优化渲染性能和资源使用。

osgUtil::Simplifier使用步骤

步骤一：引入头文件

  

#include <osgUtil/Simplifier>

步骤二：创建实例，同步设置简化参数

  

// 步骤二：创建实例
double sampleRatio = 0.5f;
double maximumError = 4.0f;
double maximumLength = 0.0f;
osgUtil::Simplifier simplifier = osgUtil::Simplifier(sampleRatio, maximumError, maximumLength); 

步骤三：应用简化到几何体

  

// 步骤三：设置简化参数
osg::ref_ptr<osg::Node> pNode2 = (osg::Node*)pNode->clone(osg::CopyOp::DEEP_COPY_ALL);
// 接收报错：terminate called after throwing an instance of 'std::bad_alloc' what():  std::bad_alloc
//          模型太大，简化类型时出现内存分配错误
pNode2->accept(simplifier);

步骤四：使用简化后的几何体

  

// 移动下，方便对比
osg::ref_ptr<osg::MatrixTransform> pMatrixTransform = new osg::MatrixTransform();
pMatrixTransform->addChild(pNode2);
osg::Matrix matrix = pMatrixTransform->getMatrix();
matrix = matrix * osg::Matrix::translate(0, 3.5, 0);
pMatrixTransform->setMatrix(matrix);
pGroup->addChild(pMatrixTransform);

Demo源码

osg::ref_ptr<osg::Node> OsgWidget::getSimplifierNode()
{
    // 其他demo的控件
    updateControlVisible(false);

    osg::ref_ptr<osg::Group> pGroup = new osg::Group();

    // 加载支持stl格式插件
//    osgDB::Registry::instance()->addFileExtensionAlias(".stl", "stl");

    // 加载模型
    {
        osg::ref_ptr<osg::Node> pNode;
        QString filePath = "T:/CVN76.STL";

//        QString filePath = "cow.osg";
        pNode = osgDB::readNodeFile(filePath.toStdString());
        if(!pNode.get())
        {
            LOG << "Failed to openFile:" << filePath;
        }

        pGroup->addChild(pNode);

#if 1
        // 对模型进行简化
        // 步骤一：添加头文件
//        #include <osgUtil/Simplifier>
        // 步骤二：创建实例
//        double sampleRatio = 0.5f;
//        double sampleRatio = 0.3f;
        double sampleRatio = 0.1f;
        double maximumError = 4.0f;
        double maximumLength = 0.0f;
        osgUtil::Simplifier simplifier = osgUtil::Simplifier(sampleRatio, maximumError, maximumLength);
        // 步骤三：设置简化参数
        osg::ref_ptr<osg::Node> pNode2 = (osg::Node*)pNode->clone(osg::CopyOp::DEEP_COPY_ALL);
        // 接收报错：terminate called after throwing an instance of 'std::bad_alloc' what():  std::bad_alloc
        //          模型太大，简化类型时出现内存分配错误
        pNode2->accept(simplifier);

        // 移动下，方便对比
        osg::ref_ptr<osg::MatrixTransform> pMatrixTransform = new osg::MatrixTransform();
        pMatrixTransform->addChild(pNode2);
        osg::Matrix matrix = pMatrixTransform->getMatrix();
        matrix = matrix * osg::Matrix::translate(0, 3.5, 0);
        pMatrixTransform->setMatrix(matrix);

        pGroup->addChild(pMatrixTransform);
#endif
    }

    return pGroup.get();
}

工程模板v1.37.0

  

入坑

入坑一：应用简化器的时候崩溃

问题

  应用简化器的时候崩溃
  

原因

  是模型太大，简化失败， 因为测试了其他图形是可以的：
  

  崩溃时的cpu、内存和gpu占用率：
  

  看到其保存的文件达到300MB：
  

解决

  可尝试加大内存，因为笔者是mingw32版本的，没有进行研究了，具体参照文章《关于 Qt运行加载内存较大崩溃添加扩大运行内存 的解决方法》

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