Klíčové vlastnosti Aspose.3D FOSS pro .NET

V úvodním příspěvku, pokryli jsme, co Aspose.3D FOSS pro .NET je a jak začít. Tento příspěvek jde hlouběji do klíčových funkcí, které tvoří knihovnu, s ukázkami kódu pro každou oblast.

Všechny příklady předpokládají následující using direktivu:

using Aspose.ThreeD;
using Aspose.ThreeD.Entities;
using Aspose.ThreeD.Shading;

A NuGet balíček:

dotnet add package Aspose.3D --version 26.1.0

Graf scény

Scénový graf je základní datová struktura. A Scene obsahuje RootNode,a každý Node může mít podřízené uzly a připojený Entity (například Mesh nebo Camera).

Vytváření a navigace uzlů

var scene = new Scene();

// Create a hierarchy
var parent = scene.RootNode.CreateChildNode("Parent");
var child1 = parent.CreateChildNode("Child1");
var child2 = parent.CreateChildNode("Child2");

// Navigate the tree
Console.WriteLine("Root children: " + scene.RootNode.ChildNodes.Count);
Console.WriteLine("Parent children: " + parent.ChildNodes.Count);

Připojování entit k uzlům

Entity jsou vizuální obsah scény – sítě, kamery a světla. Připojte je pomocí CreateChildNode:

var scene = new Scene();

// Create a box primitive and attach it to the scene
var box = new Box(2, 2, 2);
var boxNode = scene.RootNode.CreateChildNode("BoxNode", box);

// Create a sphere primitive
var sphere = new Sphere(1);
var sphereNode = scene.RootNode.CreateChildNode("SphereNode", sphere);

scene.Save("primitives.gltf");

Vestavěné primitivy

Edice .NET obsahuje třídy parametrických tvarů, které generují geometrii bez ruční konstrukce vrcholů:

Tyto primitivy mohou být připojeny přímo k uzlům nebo převedeny na Mesh prostřednictvím ToMesh():

var cylinder = new Cylinder(1, 1, 2);
var mesh = cylinder.ToMesh();

Console.WriteLine("Vertices: " + mesh.ControlPoints.Count);
Console.WriteLine("Polygons: " + mesh.PolygonCount);

Konstrukce meshe

Pokud potřebujete plnou kontrolu, vytvořte meshe od nuly pomocí řídicích bodů a definic polygonů:

var mesh = new Mesh();

// Add vertex positions
mesh.ControlPoints.Add(new Vector4(0, 0, 0, 1.0f));
mesh.ControlPoints.Add(new Vector4(1, 0, 0, 1.0f));
mesh.ControlPoints.Add(new Vector4(0.5f, 1, 0, 1.0f));

// Define a triangle face
mesh.CreatePolygon(0, 1, 2);

// Attach to a scene
var scene = new Scene();
scene.RootNode.CreateChildNode("triangle", mesh);
scene.Save("triangle.stl");

Kontrolní body používají Vector4 s w komponenta nastavená na 1.0f pro standardní kartézské pozice. Polygony jsou definovány předáním indexů řídicích bodů do CreatePolygon().

Transformace

Každý Node má Transform vlastnost, která řídí jeho lokální pozici, rotaci a měřítko:

var scene = new Scene();

var node = scene.RootNode.CreateChildNode("Moved");
node.Transform.Translation = new FVector3(5, 0, 0);
node.Transform.Scale = new FVector3(2, 2, 2);

Dědičnost transformací

Transformace se skládají skrze hierarchii scény. Pozice dítěte ve světovém prostoru je výsledkem všech transformací předků:

var scene = new Scene();

var parent = scene.RootNode.CreateChildNode("Parent");
parent.Transform.Translation = new FVector3(10, 0, 0);

var child = parent.CreateChildNode("Child");
child.Transform.Translation = new FVector3(5, 0, 0);

// Child's world position is (15, 0, 0)
// Access via child.GlobalTransform

GlobalTransform

Pouze pro čtení GlobalTransform vlastnost u každého Node poskytuje vypočtenou transformační matici ve světovém prostoru po složení všech transformací předků. Výsledek získáte pomocí node.GlobalTransform.Matrix.

Materiály

Knihovna obsahuje tři typy materiálů s rostoucí složitostí:

LambertMaterial

Klasický materiál pouze s difúzním odrazem:

var material = new LambertMaterial("WoodMaterial");
material.Diffuse = new Vector4(0.6f, 0.4f, 0.2f, 1.0f);
material.Ambient = new Vector4(0.1f, 0.1f, 0.1f, 1.0f);
material.Transparency = 0.0f;

PhongMaterial

Rozšiřuje Lambert o spekulární odlesky:

var material = new PhongMaterial("ShinyMetal");
material.Specular = new Vector4(0.8f, 0.8f, 0.8f, 1.0f);
material.Shininess = 50.0f;
material.SpecularPower = 32.0f;

PbrMaterial

Materiál založený na fyzikálně založeném renderování používaný v glTF 2.0:

var material = new PbrMaterial("GoldPBR");
material.BaseColor = new Vector4(1.0f, 0.8f, 0.2f, 1.0f);
material.Metallic = 0.9f;
material.Roughness = 0.1f;
material.Occlusion = 1.0f;

Materiály PBR podporují texturové sloty pro základní barvu, kovovost/hrubost, normály, emisivní a okluzní mapy prostřednictvím vlastností řetězcových cest k texturám.

Matematické utility

Knihovna poskytuje sadu matematických primitiv pro 3D prostorové operace:

Typy vektorů

Kvaternion

Kvaterniony představují rotace bez gimbal locku:

var rotation = new Quaternion(0, 0, 0, 1); // Identity
node.Transform.Rotation = rotation;

Matrix4

4x4 transformation matrices for composing transforms:

// Matrix operations are used internally by Transform
// and GlobalTransform for world-space computation

BoundingBox

Osa‑zarovnané ohraničující krabice pro prostorové dotazy:

// BoundingBox stores Minimum and Maximum FVector3 corners
// Used for frustum culling and spatial partitioning

Vrcholové elementy

Mřížky mohou nést další vrstvy dat na vrchol, nad rámec pozic:

• VertexElementNormal – normály povrchu pro výpočty osvětlení.
• VertexElementUV – texturové souřadnice pro mapování obrázků na geometrii.
• VertexElementVertexColor – data RGBA barvy na vrchol.

Každý vrcholový element má MappingMode (na řídící bod, na vrchol polygonu nebo na polygon) a ReferenceMode (přímé hodnoty nebo indexované hodnoty).

Animace

Třída Scene třída podporuje pojmenované animační klipy pomocí CreateAnimationClip() a GetAnimationClip(). V současné FOSS edici jsou vytváření a vyhledávání animačních klipů funkční, ale data klíčových snímků a přehrávání ještě nejsou implementována.

var scene = new Scene();
var clip = scene.CreateAnimationClip("Walk");

// Retrieve by name
var found = scene.GetAnimationClip("Walk");
Console.WriteLine("Clip found: " + (found != null));

Co dál

Další příspěvek se zabývá prací s 3D formáty souborů v .NET – praktický, formát po formátu průvodce pro OBJ, STL, glTF, FBX a 3MF s možnostmi načítání/ukládání a vzory hromadné konverze.