SceneManager 场景管理#

SceneManager 类#

SceneManager类是场景管理的核心控制器，采用Builder模式设计，通过链式调用构建复杂的仿真场景：

初始化配置: 系统在初始化时配置Genesis引擎的基础参数，包括后端选择（GPU加速）、物理仿真参数和渲染选项。这些配置确保了仿真的性能和质量。
分步构建流程: 场景构建采用分步执行的方式：创建场景 → 添加元素 → 构建场景 → 设置视角。这种设计确保了场景元素的正确初始化和依赖关系的处理。
资源路径管理: 通过 _get_sim_asset 方法统一管理仿真资源的路径，支持纹理、模型、材质等多种资源类型的加载。

核心功能模块#

场景初始化#

场景初始化是整个仿真环境的基础，包含多个关键配置：

物理引擎配置

时间步长设置（dt=0.01）确保仿真精度
重力参数（0, 0, -9.81）模拟真实物理环境
GPU后端选择提供高性能计算支持

视觉渲染配置

分辨率设置（1366×768）提供高清显示
相机参数配置包括位置、朝向和视野角度
帧率限制（60 FPS）保证流畅的视觉体验

可视化选项

坐标系显示控制便于调试和开发
环境光照设置（0.3, 0.3, 0.3）提供合适的光照条件
平面反射效果增强视觉真实感

def create_scene(self):
    gs.init(backend=gs.gpu)

    self.scene = gs.Scene(
        show_viewer=True,
        sim_options=gs.options.SimOptions(
            dt=0.01,
            gravity=(0, 0, -9.81),
        ),
        viewer_options=gs.options.ViewerOptions(
            res=(1366, 768),
            camera_pos=(-4.0, 2.5, 3.0),
            camera_lookat=(0.0, 0.0, 0.5),
            camera_fov=45,
            max_FPS=60,
        ),
        renderer=gs.renderers.Rasterizer(),
    )

环境元素构建#

地面系统: 地面采用平面几何体，配置了真实的瓷砖纹理和法线贴图。粗糙度设置为0.9，模拟真实地面的摩擦特性。纹理映射增强了视觉效果的真实感。
墙体结构: 房间采用四面墙体的封闭结构，每面墙都是独立的盒子几何体。墙体设置为固定实体（fixed=True），不参与物理碰撞计算，但提供碰撞边界。
机器人载体: 机器人使用盒子几何体表示，配置了铁质材料和蓝色外观。机器人是可移动实体（fixed=False），参与完整的物理仿真，包括重力、惯性和碰撞响应。
装饰家具: 系统支持加载复杂的3D模型作为场景装饰，如椅子等家具。这些模型使用OBJ格式，配备完整的材质和纹理信息，增强了场景的真实感。

相机系统集成#

相机参数配置: 相机系统支持灵活的参数配置，包括分辨率、位置、朝向和视野角度。这些参数可以根据不同的应用需求进行调整。
动态定位机制: 相机支持相对于机器人的动态定位，可以实现跟随拍摄、固定视角拍摄等多种模式。位置计算考虑了机器人的当前姿态和运动状态。
多相机支持: 系统架构支持多个相机的同时使用，每个相机都有独立的参数配置和数据输出通道。

材质和纹理系统#

纹理映射机制

漫反射纹理（diffuse_texture）：定义物体的基础颜色
法线纹理（normal_texture）：增加表面细节和凹凸感
粗糙度纹理（roughness_texture）：控制表面的光泽度分布

资源管理策略

纹理资源通过统一的路径管理系统加载，支持相对路径和绝对路径。系统会自动处理资源的缓存和内存管理。

场景构建流程#

标准构建流程

初始化Genesis引擎和场景对象
添加基础环境元素（地面、墙体）
添加机器人和相机等动态元素
添加装饰性元素（家具、道具）
执行场景构建（build）操作
配置视角跟随和渲染参数