AscllGraphic

---

Автор

Веретельник В.Д

Стек технологий

Общий обзор

---

AscllGraphic это пакет для визуализации 3d моделей, создания сцен с несколькими обьектами, освещением и анимациями. Взаимодействие с программой происходит через терминал linux и json файлы конфигурации. Изображение генерируется в терминале.

Установка

---

Клонировать репозиторий и перейти в него в командной строке

git clone https://github.com/klop106/ascll_graphic.git
cd ascll_graphic 

Собрать бинарный файл

mkdir build
cd build
cmake ..
make

Структура пакета

---

├── CMakeLists.txt
├── CMakePresets.json
├── CMakeUserPresets.json
├── README.md
├── configs
│   ├── config.json
│   └── sphere.json
├── motion
│   ├── circle.json
│   └── line.json
├── objects
│   ├── 1poligon.json
│   ├── 1poligon_points.csv
│   ├── 1poligon_poligons.csv
│   ├── conus.json
│   ├── conus_points.csv
│   ├── conus_poligons.csv
│   ├── object_generators
│   │   ├── conus_generator.cpp
│   │   └── shere_generator.cpp
│   ├── piramid.json
│   ├── piramid_points.csv
│   ├── piramid_poligons.csv
│   ├── plane.json
│   ├── plane_points.csv
│   ├── plane_poligons.csv
│   ├── sphere.json
│   ├── sphere_points.csv
│   ├── sphere_poligons.csv
│   └── tor.json
├── src
│   ├── linear_field_operations
│   │   ├── CMakeLists.txt
│   │   ├── linear_transform.cpp
│   │   ├── linear_transform.h
│   │   ├── point.cpp
│   │   ├── point.h
│   │   ├── vector.cpp
│   │   └── vector.h
│   ├── render
│   │   ├── CMakeLists.txt
│   │   ├── frame.cpp
│   │   ├── frame.h
│   │   ├── render.cpp
│   │   ├── render.h
│   │   ├── vector_2d.cpp
│   │   └── vector_2d.h
│   ├── run_config.cpp
│   └── scene
│       ├── CMakeLists.txt
│       ├── light_source.cpp
│       ├── light_source.h
│       ├── object.cpp
│       ├── object.h
│       ├── point_of_view.cpp
│       ├── point_of_view.h
│       ├── poligon.cpp
│       └── poligon.h
├── vcpkg-configuration.json
└── vcpkg.json

• code содержит исходники проекта
• configs конфигурационные файлы сцен
• motion траектории движения камеры и объектов
• objects объекты которые можно расположить на сцене

Интерфейс взаимодействия

---

Создание сцен и анимаций происходит через заполнение конфигурационного файла config.json. После чего вводится команда:

.\run_scene args

Ключи args реализуют дополнительное взаимодействие с выводимым контентом. Возможные ключи:

• config_name в случае, если config.json не один необходимо ввести этот ключ и название нужного файла, иначе будет выбран первый .json файл в папке /config

Структура config.json

Поле "type" содержит тип генерируемого контента:

• Animation = 0
• Picture = 1

Содержание поля "pov" генерируемого контента определяется полем "type" и может содержать:

• POV
• Движение POV по заданной траектории

{
    "type": "тип генерируемого контента bool",
    "objects": [
        {
            "pos": {
                "x": "double value",
                "y": "double value",
                "z": "double value"
            },
            "scale": "double value",
            "template": "../objects/object.json"
        },
        {
            "pos": {
                "x": "double value",
                "y": "double value",
                "z": "double value"
            },
            "scale": "double value",
            "template": "../objects/object1.json",
            "material": {
                "spec_reflect": 0,
                "diffuse_reflect": 0,
                "specular_exponent": 0,
                "specularity": 0.5,
                "attenuation": [1.0, 0.1, 0.0]
            }
        },
        ...
    ],
    "light_sources": [
        {
            "pos": {
                "x": "double value",
                "y": "double value",
                "z": "double value"
            },
            "intensity": "intensity value int"
        },
        {
            "pos": {
                "x": "double value",
                "y": "double value",
                "z": "double value"
            },
            "intensity": "intensity value int"
        }
        ...
    ],
    "pov": {
        "position": {
                "x": -12.0,
                "y": 0,
                "z": 0
        },
        "normal": {
                "x": 1,
                "y": 0,
                "z": 0
        },
        "tang1": {
                "x": 0,
                "y": 1,
                "z": 0
        },
        "tang2": {
                "x": 0,
                "y": 0,
                "z": 1
        }
    }
}

Задание собственных 3D объектов

Создание пользовательских объктов также реализуется путем задания значений в .json файле. Каждый объект состоит из набора полигонов, кодируемых тремя точками в системе отсчета связанной с нулевой системой отсчета .

{
    "points": "../objects/conus_points.csv",
    "poligons": "../objects/conus_poligons.csv"
}

Пользовательские сценарии

---

Рассмотрим некоторые из примеров взаимодействия пользователя с программным пактом. Вместо создания новых объектов в пользовательских сцеариях будут использоваться предустановленные.

Изображение куба с одним источником освещения

Заполним файл config.json. Добавим на сцену куб с координатами (4.0, 7.0, 8.5) и источник света с координатами (2.0, 0.5, 1.5) и минимальной интенсивностью (0 интенсивность соответсвуют отсутствию света). Установим положение камеры("pos") и ее направление("orient").

{
    "type": 0,
    "objects": [
        {
            "pos": {
                "x": 4.0,
                "y": 7.0,
                "z": 8.5
            },
            "scale": 1,
            "template": "./AscllGraphic/objects/cub.json"
        }
    ],
    "light_sources": [
        {
            "pos": {
                "x": 2.0,
                "y": 0.5,
                "z": 1.5
            },
            "intensity": 1
        }
    ],
    "pov": {
        "pos": {
                "x": 2.0,
                "y": 0.5,
                "z": 1.5
        },
        "orient": {
                "orient_x": 2.0,
                "orient_y": 0.5,
                "orient_z": 1.5
        }
    }
}

Теперь сохраним изображение данной сцены в файл cub.txt.

.\run_scene -s cub.txt

Анимация пролета камеры вокруг сферы

Заполним файл config.json. Добавим на сцену сферу с координатами (0.0, 0.0, 0.0) и источник света с координатами (2.0, 0.5, 1.5). В данном случае, так как тип контента анимация, "pov" будет меняться динамически со временем. Параметры поля "motion" зависят от выбранного типа движения камеры.

{
    "type": 0,
    "objects": [
        {
            "position": {
                "x": 0.0,
                "y": 0.0,
                "z": 0.0
            },
            "scale": 1,
            "template": "./AscllGraphic/objects/sphere.json",
            "motion": {
                "type": 0
            }
        }
    ],
    "light_sources": [
        {
            "pos": {
                "x": 2.0,
                "y": 0.5,
                "z": 1.5
            },
            "intensity": 1
        }
    ],
    "pov": {
        "start_pos": {
                "x": 2.0,
                "y": 0.5,
                "z": 1.5
        },
        "start_orient": {
                "orient_x": 2.0,
                "orient_y": 0.5,
                "orient_z": 1.5
        },
        "motion": {
            "type": 1,
            "center": {
                "x": 0.0,
                "y": 0.0,
                "z": 0.0
            },
            "orientation": {
                "orient_x": 2.0,
                "orient_y": 0.5,
                "orient_z": 1.5
            },
            "radius": 10,
            "speed": 5,
        }
    }
}

У обьектов поле "motion" работает аналогично данному полю у "pov". В данном случае "motion": { "type": 0} , что соответсвует состоянию покоя.

Теперь выведем анимацию на экран.

.\run_scene