【Chrono Engine学习总结】2-可视化

由于Chrono的官方教程在一些细节方面解释的并不清楚，自己做了一些尝试，做学习总结。

0、基本概念

类型说明：
Chrono的可视化包括两块：实时可视化，以及离线/后处理可视化。
其中，实时可视化，又包括：Irrlicht、VSG、OpenGL 三个模块。这里采用最基础的Irrlicht。
https://api.projectchrono.org/manual_visualization.html

可视化、ChBody和碰撞
ChBody只是一个物体，具体的是一个ChPhysicsItem，并不存在碰撞，也可以显示成别的样子。
如果需要碰撞检测，需要将需要可视化的东西绑定到一个ChBody上。

1、参考代码

ChSystemNSC sys;			// 创建系统

// 创建一个ChBody（物理模型），具体地，是一个EasyBox，参数分别为：长宽高、密度，等；
auto box_body = chrono_types::make_shared<ChBodyEasyBox>(10, 10, 1, 1000, true, false);
box_body->SetPos({ 0, 0, -1 });		// 设定这个长方体在空间中的位置
box_body->SetBodyFixed(true);			// 设定固定
sys.Add(box_body);			// 将这个物体添加到物理环境sys中

// 创建一个可以可视化的物体（视觉模型），这个物体的大小尺寸与上面的ChBody是一样的。
// 但这两个东西可以不一样，即可视化的内容、与实际的物体，可以不一样。
auto b1_vis = chrono_types::make_shared<chrono::ChVisualShapeBox>(10, 10, 1);
b1_vis->SetColor(chrono::ChColor(0.2f, 0.5f, 0));
box_body->AddVisualShape(b1_vis, ChFrame<>({ 0,0,0 }, QUNIT));		// 将这个可视化的形状与box_body这个物理模型完全重合

// Irrlicht引擎配置
auto vis = chrono_types::make_shared<chrono::irrlicht::ChVisualSystemIrrlicht>();	// 采用irrlicht的ChVisualSystemIrrlicht作为可视化管理
vis->AttachSystem(&sys);
vis->SetWindowSize(800, 600);
vis->SetWindowTitle("Chrono::Irrlicht visualization");
vis->Initialize();												// vis的初始化，包括相机、光照等配置；
vis->AddCamera({ 0,0,50 }, { 0,0,-1 });			// 设置相机的位置、朝向（设置在z轴50m处，方向朝 -z 方向，即向下）
vis->AddTypicalLights();
vis->AddSkyBox();

// 运行
while (ch_time < end_time && vis->Run()) {
   vis->BeginScene();
   vis->Render();
   vis->EndScene()
   sys.DoStepDynamics(step_size);
   ch_time = (float)sys.GetChTime();
}

一些说明：

• sys.Add() 添加的是一个ChPhysicsItem，不能添加ChVisualShape。从继承关系图可以看出来，上面代码中的box_body “是一个” ChBody，“是一个”ChPhysicsItem，因此可以用sys.Add()进行添加。

- 上面代码的b1_vis是一个ChVisualShape，同样可以看出，它是一个ChVisualShape（是最基本的基类）。对于一个ChPhysicItem具有AddVisualShape成员函数，可以将ChVisualShape加到其属性中。

2、可视化自定义的3D形状

上面采用的是简单的ChShape，往往需要使用自己的形状。
还好，官方给了参考例子。
demo_IRR_assets.cpp，参考这个例子，可以把任意3D形状放进去。部分参考代码如下：

auto objmesh = chrono_types::make_shared<ChVisualShapeModelFile>();
objmesh->SetFilename(GetChronoDataFile("models/forklift/body.obj"));		// 载入一个obj模型；
body->AddVisualShape(objmesh, ChFrame<>(ChVector<>(0, 0, 2), QUNIT));	// 绑定到body这个ChBody模块
sys.Add(body);

但是上面这种方法，只能用于可视化，激光雷达使用时并无法“采集到lidar点云”，这时候参考官方的lidar代码例子 demo_SEN_lidar.cpp：

autommesh = ChTriangleMeshConnected::CreateFromWavefrontFile(GetChronoDataFile("vehicle/hmmwv/hmmwv_chassis.obj"), false, true);
mmesh->Transform(ChVector<>(0, 0, 0), ChMatrix33<>(1));  // scale to a different size
auto trimesh_shape = chrono_types::make_shared<ChVisualShapeTriangleMesh>();
trimesh_shape->SetMesh(mmesh);
trimesh_shape->SetName("HMMWV Chassis Mesh");
trimesh_shape->SetMutable(false);
auto mesh_body = chrono_types::make_shared<ChBody>();
mesh_body->SetPos({0, 0, 0});
mesh_body->AddVisualShape(trimesh_shape,ChFrame<>());
mesh_body->SetBodyFixed(true);
sys.Add(mesh_body);

创建一个mesh，然后同样的，将这个obj网格绑定到mesh_body（是一个ChBody）上，最后加到sys当中即可。

效果展示：
左侧：lidar数据，右侧：从点云重建的obj格式文件（后面再展开介绍，如何从点云生成所需的obj格式），红色的为lidar绑定的物体。

3、遇到的一些问题

• 对于vis模块，在initialize之后，是没有光照的，此时所有（没有纹理的）物体都会显示成黑色，此时和默认的背景颜色融为一体，会以为可视化啥也没出来……所以一定要设置光照、和背景色。
• 经测试，在vis->AttachSystem(&sys);之前应该在sys中对所有需要可视化模块的添加，即完成所有的sys.Add(xxx)。我一开始在一开始就将sys添加到了vis中，导致后面添加的物理模块都没有显示。
• lidar可以采集到的obj的载入方式，和vis可视化的载入方式不相同，还是参考的官方lidar的demo。
• lidar绑定的ChBody会遮挡lidar的数据，如果SetVisiable(true)的话，但false的话irrlicht里面看不到……