INF 1366 Computação Gráfica Interativa. X3D Iluminação, Environment Sensors e Protótipos

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1 INF 1366 Computação Gráfica Interativa X3D Iluminação, Environment Sensors e Protótipos Alberto B. Raposo abraposo@tecgraf.puc-rio.br Iluminação Conceito básico: fontes de luz virtual atuam como fontes de raios que atingem objetos e chegam ao viewpoint X3D não define forma de renderização (ray tracing, etc.) é definição de mais alto nível 1

2 Renderização Processo que combina as contribuições de todas as fontes de luz, formas e efeitos, computando o que será visto pixel a pixel. Muitas fontes de luz encarece a renderização Browsers X3D tendem a limitar o número de fontes de luz em 8. Não há sombras geradas por objetos 3 tipos de fontes de luz em X3D Direcional Puntual Spot 2

3 DirectionalLight Todos os raios em uma direção. Intensidade constante (como se fosse o Sol) DirectionalLight 3

4 PointLight PointLight 4

5 SpotLight SpotLight 5

6 Background Node Provê cubo que rodeia a cena, definindo 6 URLs com as imagens que representarão o fundo TextureBackground Node Idêntico ao Background, só que usa 6 ImageTexture Nodes ao invés de URLs Background Node 6

7 Fog Simula a Fog: Branco ou cinza: neblina Preto: night-time effect Fog Type accesstype Name Default Range Profile SFColor inputoutput Color Immersive SFString inputoutput fogtype LINEAR [ LINEAR EXPONENTIAL ] Immersive SFFloat inputoutput visibilityrange 0 [0, ) Immersive SFBool inputonly set_bind Immersive SFBool outputonly isbound Immersive SFTime outputonly bindtime Immersive SFNode inputoutput metadata NULL [X3DMetadataObject] Core visibilityrange: distância da câmera onde objetos estarão totalmente obscurecidos pelo Fog fogtype: como o fog se comporta em função da distância do objeto 7

8 Environment Sensors LoadSensor Lida com recursos externos, indicando quando imagens de texturas, sons e outros arquivos X3D são carregados antes de começar uma animação. ProximitySensor VisibilitySensor ProximitySensor Detecta mudanças de posição e orientação do observador em relação a uma caixa que delimita o volume ativo do sensor 8

9 VisibilitySensor Similar ao ProximitySensor, mas detecta quando o volume associado ao objeto está no campo de visão do usuário. Sound Define fonte, localização, intensidade, direção e características espaciais de uma fonte de som na cena. Tem um nó AudioClip como filho 9

10 AudioClip Refere-se a um arquivo de áudio externo Prototyping Criação de novos nós que podem ser reutilizados repetidamente em X3D, como qualquer outro nó. ProtoDeclare precede ProtoInstance usada na cena ExternProtoDeclare Permite manter cópia mestre do protótipo em algum lugar e reutilizá-lo em outros arquivos X3D Protótipo recebe o tipo do primeiro nó declarado em seu corpo O protótipo só pode ser colocado no grafo de cena em locais onde esse primeiro nó poderia ser colocado. 10

11 ProtoDeclare Interface Define campos dos nós, que serão os pontos de entrada e saída de dados do protótipo Corpo Nós que são instanciados na criação do protótipo. São permitidos nós padrões e outros protótipos dentro dos protótipos ProtoInterface 11

12 Tipos de Campo Tipos de Campo 12

13 Tipos de Campo ProtoInterface 13

14 ProtoBody Nós que definem a funcionalidade do protótipo, formando um subgrafo que será plugado ao grafo de cena sempre que o protótipo for instanciado Exemplo 10_TextStringPrototype.x3d 14

15 VRML - Tipos de Nós Agrupamento Geométricos Aparência Câmera Iluminação Sensores Interpoladores Script VRML Scene Authoring Interface Roteamento de eventos entre os nós não é suficiente para o tratamento de várias classes de comportamento VRML define o nó Script e a EAI, que permitem ao usuário conectar o mundo a programas externos 15

16 VRML Nó Script (1) Nó Script Evento Programa externo (processamento do evento) Evento (alterando estado do mundo VRML) Nós Script VRML Nó Script (2) Trazem lógica de decisão e gerenciamento de estados para mundos VRML Capazes de receber, processar e gerar eventos que controlam o comportamento dos objetos do mundo Programa associado ao nó pode controlar toda a interação e o comportamento dos elementos do mundo virtual 16

17 VRML Nó Script (3) Através do nó Script é possível usar técnicas mais sofisticadas que a interpolação linear para a geração de animações Exemplo: TouchSensor TimeSensor Script Nó geométrico usuário clica sobre um objeto start a cada pulso de relógio t nova posição move f(t) (qualquer) Programa externo Fazer download do tutorial disponível em: 17

18 VRML Nó Script Exemplo 1 (1) #VRML V2.0 utf8 Group { children [ DEF Sph Transform { children Shape { geometry Cone {} appearance Appearance { material Material { diffusecolor } } } } Transform { translation rotation children [ Shape { geometry Box {} appearance Appearance { material DEF MATERIAL Material {} } } DEF TS TouchSensor {} ] } DEF SC Script { url "extouchcube.class" field SFColor currentcolor eventin SFColor colorin eventout SFBool isred } ] } DEF mycolor ColorInterpolator { key [0.0, 0.3, 0.6, 1.0 ] keyvalue [1 0 0, 0 1 0, 1 0 0, 0 0 1] } DEF myclock TimeSensor { cycleinterval 10 } DEF XTIMER TimeSensor { loop TRUE cycleinterval 5 } DEF ENGINE OrientationInterpolator { key [ 0,.5, 1] keyvalue [ , , ] } ROUTE TS.touchTime TO myclock.set_starttime ROUTE myclock.fraction TO mycolor.set_fraction ROUTE mycolor.value_changed TO MATERIAL.diffuseColor ROUTE mycolor.value_changed TO SC.colorIn ROUTE SC.isRed TO XTIMER.enabled ROUTE XTIMER.fraction TO ENGINE.set_fraction ROUTE ENGINE.value_changed TO Sph.set_rotation VRML Nó Script Exemplo 1 (2) Roteamento de eventos do exemplo anterior 18

19 VRML Nó Script Exemplo 1 (3) Programa Java associado ao nó Script do exemplo anterior import vrml.*; import vrml.field.*; import vrml.node.*; public class extouchcube extends Script { // declaração dos campos e eventouts usados private SFColor currentcolor; private SFBool isred; public void initialize() { currentcolor = (SFColor) getfield("currentcolor"); isred = (SFBool) geteventout("isred"); } public void processevent(event e) { // chamado no recebimento do evento colorin currentcolor.setvalue((constsfcolor)e.getvalue()); } public void eventsprocessed() { if (currentcolor.getred() >= 0.5) // vermelho maior que 50% isred.setvalue(false); else isred.setvalue(true); } } VRML Nó Script Exemplo 1 (4) Visualização do exemplo anterior 19

20 VRML Nó Script Exemplo 2 (1) #VRML V2.0 utf8 Viewpoint { position orientation fieldofview } SpotLight { location direction radius 100 } #Objeto móvel (esfera amarela) DEF MOV_OBJ Transform { translation children [ Shape { geometry Sphere { radius 0.7 } appearance Appearance { material Material { diffusecolor } } } ] } # Sensores (Botões) Transform { translation children [ DEF TOUCH1 TouchSensor {} Shape { geometry Box { size } appearance Appearance { material Material { diffusecolor } } } ] } Transform { translation children [ DEF TOUCH2 TouchSensor {} Shape { geometry Box { size } appearance Appearance { material Material { diffusecolor } } } ] } VRML Nó Script Exemplo 2 (2) # Cubos que não se movem Transform { translation children [ DEF CUBE_CHILDREN Shape { geometry DEF CUBE_LARGE Box { size 1 1 1} appearance Appearance { material Material { diffusecolor } } } ] } Transform { translation children [ USE CUBE_CHILDREN ] } Transform { translation children [ USE CUBE_CHILDREN ] } # Relógio DEF TIMER TimeSensor { loop TRUE cycleinterval 7 Alberto Raposo } PUC-Rio # Trajetórias para a esfera DEF I_1 PositionInterpolator { key [ 0, , 0.167, 0.25, 0.333, 0.417, 0.5, 0.583, 0.667, 0.75, 0.833, 0.917, 1] keyvalue [ , , , 0-7 0, , 4-3 0, 5 0 0, 4 3 0, , 0 7 0, , , ] } DEF I_2 PositionInterpolator {...} # Script responsável pelo comportamento da esfera DEF S Script { eventin SFFloat start field SFNode inside USE TOUCH1 field SFNode outside USE TOUCH2 eventout SFVec3f newposition field SFNode PosInterp1 USE INTERP1 field SFNode PosInterp2 USE INTERP2 url "exballs.class" } # Roteamento de eventos ROUTE TIMER.fraction_changed TO I_1.set_fraction ROUTE TIMER.fraction_changed TO I_2.set_fraction ROUTE TIMER.fraction_changed TO S.start ROUTE S.newPosition TO MOV_OBJ.translation 20

21 VRML Nó Script Exemplo 2 (3) import vrml.*; (...) Programa Java associado ao nó Script do exemplo anterior public class exballs extends Script { private SFNode inside; (...) private boolean outsid = true; public void initialize() { // mapping variables into VRML-script fields/events inside = (SFNode) getfield("inside"); outside = (SFNode) getfield("outside"); newposition = (SFVec3f) geteventout("newposition"); (...) } publicd processevent (Event e) { ConstSFBool sensor1; ConstSFBool sensor2; aux1 = (Node)(outside.getValue()); sensor2 = (ConstSFBool) aux1.geteventout("isover"); // boolean outsid stores the last sensor touch if(sensor2.getvalue()) outsid = true; else if(sensor1.getvalue()) outsid = false; // Choosing which trajectory to follow, // according to the boolean outsid. ConstSFFloat f = (ConstSFFloat) e.getvalue(); if( outsid && ff > f.getvalue() ) aux = (Node) PosInterp2.getValue(); else if (!outsid && ff > f.getvalue() ) aux = (Node) PosInterp1.getValue(); ff = f.getvalue(); // Getting sensor events Node aux1 = (Node)(inside.getValue()); sensor1 = (ConstSFBool) Alberto Raposo aux1.geteventout("isover"); PUC-Rio // Mapping new position into an EventOut ConstSFVec3f tmp = (ConstSFVec3f) aux.geteventout("value_changed"); newposition.setvalue(tmp); } } VRML Nó Script Exemplo 2 (4) Visualização do exemplo anterior 21

22 VRML: JavaScript Ver código em 10_javascript.wrl VRML - EAI (External Authoring Interface) mundo VRML E A I applet Java EAI é uma inteface para pemitir que ambientes externos acessem nós de uma cena VRML 22

23 VRML - EAI EAI Nó Script mundo VRML E A I applet Java Nó Script Evento Programa externo (processamento do evento) Evento (alterando estado do mundo VRML) EAI VRML - EAI Maior modularidade e simplicidade dos programas Maior liberdade para criação de interfaces sofisticadas para inteação com mundos VRML Adequada para a criação de sistemas multimídia complexos Nó Script Adequado para dar comportamento individual a objetos da cena 23

24 EAI Para usar a EAI é necessário criar página HTML incluindo a cena VRML e um applet que realiza a interação com a cena. O seguinte trecho deve estar na página HTML EAI Programa Java precisa pegar referência ao objeto Browser Vêm com o browser (ex., Cortona) 24

25 Bibliografia Adicional The Annotated VRML 97 Reference: ces/info/annotatedvrmlref/book.html Web3D Consortium: Cortona: na/ VRML An Introductory view by examples Bibliografia Adicional Script EAI cortona/eai Lista de tutoriais: 25