Gazebo中为模型添加颜色和纹理

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Gazebo中为模型添加颜色和纹理

2024-06-21 00:55| 来源: 网络整理| 查看: 265

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为模型添加颜色和纹理

本教程描述了颜色在gazebo上的工作原理。读完之后，你会知道如何让仿真对象看起来更像真实世界中的对象。

关于Ambient, Diffuse, Specular, and Emissive

在这一节的最后，你会知道什么参数与颜色的关系，以及它们是如何工作的。使用Blinn-Phong shading model确定物体的颜色。有四个组件控制颜色：ambient、diffuse、specular和发emissive。OpenGL编程指南中关于照明的章节详细介绍了这些是如何工作的。

材料反射的光的成分

物体的最终颜色取决于材料和照射在其上的光线。光线值代表发出的光的强度。材料值代表物体反射的光的百分比。同一种材料可能有不同的颜色，取决于照到它们的光。例如，考虑具有RGBA漫射颜色(1，1，0.5，1.0)的材料。在白光下，它看起来是黄色的。如果暴露在发出漫射RGBA(0 1 0 1)的光下，它将呈现绿色。如果暴露在发出漫射RGBA(1 0 0 1)的光下，它会呈现红色。具有漫射RGBA(0 0 0 0.75 1)的光会使物体呈现深蓝色。在这里插入图片描述

Ambient

Ambient light 是没有光线指向物体时物体的颜色。与物体本身是完全一致的。Ambient light的意思是已经被反射了很多次、很难分辨它是从哪里来的近似的光。

Diffuse

这是纯白色光线下物体的颜色。它是用光的方向和物体表面法线计算的。物体中正对光部分为最亮的。

Specula

Specular是来自镜面反射高光的颜色和光强，会使物体看起来更有光泽。抛光的金属表面会有很大的镜面反射值，而一张纸几乎没有镜面反射值。

Emissive

Emissive只能设置在材料上。像ambient一样，emissive给物体增加颜色。看起来好像光是从物体发出的，但emissive不会给其他物体施加光照。

成分对比

四个成分中的每一个都会给物体添加颜色。物体的最终颜色是所有成分的总和。求和后，如果任何红色、绿色或蓝色值超过1.0，则设置为1.0。在这里插入图片描述

颜色参数在哪里设置

指定物体的颜色需要对灯光和物体的材质都进行设置。看过这一节，你将知道光和模型的颜色参数在哪里设置，以及如何调整它们。

设置光的颜色成分值

浅色可以在世界SDF文件中指定。Ambient light在< scene >中全局设置。Ambient light数量是可由你选定。室内环境可能需要一个大的全局ambient light，因为每面墙和表面都会反射光。卫星模拟基本可以不要ambient light，因为大多数都辐射到太空中。 < light >里的< specular >和< diffuse>标签设置diffuse颜色和specular反射。这些标签需要4个介于0.0和1.0之间的浮点数(RGBA)。最后一个数字(alpha)对灯光没有影响。光没有emissive和ambient成分。

设置物体的颜色成分值

物体上的颜色成分可以在SDF、Ogre Material Script或某些类型的meshes中设置。

SDF

每个< visual>都有一个< material >标签，用于控制物体的颜色成分。这些标签是:

< ambient >< diffuse >< specular > Note: Specular intensity via SDF is currently not functioning in gazebo. See issue #2120< emmissive > Ogre Material Script ambientdiffusespecularemissive

如果同时设置了SDF和Ogre Material Script，则SDF值用于ambient，diffuse，和emissive。如果两者都定义了specular，那么最终的specular就是Ogre Material Script和SDF值的相加。

Collada and OBJ meshes

如果visual使用了Collada（.dae）或Wavefront （obj）的mesh，则gazebo从这些格式里寻找颜色的值物体的Collada颜色分量取自< phong >(第8-69页)效果。如果collada mesh没有任何效果，那么在gazebo7中，它将被显示为具有RGBA(1 1 1 1)的emissive值。在gazebo8+中，它将显示灰色diffuse和ambient，但没有emissive和specular。在这里插入图片描述 Wavefront obj颜色来源于物体材料：Ka, Kd, Ks, Ns. 见wiki Note: OBJ materials may not display correctly in versions earlier than gazebo 8.

关于纹理textures

纹理将图像映射到形状上。它在不添加几何图形的情况下向模型添加细节。 abmient light和diffuse light可以使得纹理被看到。在这里插入图片描述

给物体设置纹理 Ogre Material Scripts

Ogre Material Scripts有许多选项可以将纹理应用到物体上。阅读Ogre Document了解更多信息。

Collada

Collada文件可以对物体应用纹理。如何创建这样的文件超出了本教程的范围。Blender是一个开源建模工具，可以导出Collada。确保< library_images >中的纹理路径可以关联到collada文件

给模型添加颜色和纹理的例子

这个示例会简单给出如何给基本模型添加颜色在这里插入图片描述

基本文件和文件夹 mkdir ~/color_tutorial

颜色包括两部分：模型和光光在世界文件中设置，所以建立一个世界文件，保存为：

~/color_tutorial/lit_world.world

它有一个有方向的明亮的白色光和ambient light。

0.4 0.4 0.4 1 0.25 0.25 0.25 1 false 0.7 0.7 0.7 0 1 1 1 0 -1 -1 -1

下一步创建模型。文件结构为：在这里插入图片描述 models文件加必须在环境标量GAZEBO_MODEL_PATH中。本教程假定你使用了文件夹~/color_tutorial/models。

export GAZEBO_MODEL_PATH=$GAZEBO_MODEL_PATH:~/color_tutorial/models

创建模型

mkdir -p ~/color_tutorial/models/example_model/materials/scripts mkdir -p ~/color_tutorial/models/example_model/materials/textures mkdir -p ~/color_tutorial/models/example_model/materials/meshes

保存为文件model.config

Example Model For Color Tutorial 1.0 model.sdf YOUR NAME HERE YOUR EMAIL HERE Example of adding color to a model

保存为文件model.config

true 1 1 1 -0.2 0 -0.25 0 1.57079 0 0.05 0.02 0.2 0 -0.25 0 1.57079 0 0.05 0.02 0.225 0.225 0.25 0 0 0 0.003 0.5 0.5 0.5 0 0 0.25 0 0 -2.5 0.25 用URDF给轮子和电源指示灯上颜色

车轮和电源指示灯将是单一的统一颜色，因此它们将使用SDF设置。本示例让轮子变成深蓝色的材料子。将其添加到两个车轮< visual >标签中。

0.1 0.1 0.1 1 0.1 0.1 0.2 1 0 0 0 0 0 0 0 1

在这里插入图片描述电源指示灯是其自身的光源，因此将使用emissive。将此添加到power_led < visual >中，使其始终为全绿色。

0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1

在这里插入图片描述

使用Ogre Material Script 上颜色

给物体覆盖纹理将图像保存成seamless_texture.png 在这里插入图片描述保存为repeated.material。它使纹理重复覆盖在正方体的每个面上

material RepeatedTexture { technique { pass { texture_unit { // Relative to the location of the material script texture ../textures/seamless_texture.png // Repeat the texture over the surface (4 per face) scale 0.5 0.5 } } } }

结果是立方体的每个面都有四份相同的seamless纹理在这里插入图片描述