NeHe OpenGL第三十一課：加載模型

NeHe OpenGL第三十一課：加載模型

模型加載:

你知道大名鼎鼎的Milkshape3D建模軟件麼，咱們將加載它的模型，固然你能夠加載任何你認爲不錯的模型。
 
這篇渲染模型的文章是由Brett Porter所寫的。
這篇教程的代碼是從PortaLib3D中提取出來的，PortaLib3D是一個能夠讀取3D文件實用庫。
這篇教程的代碼是以第六課爲基礎的，咱們只討論改變的部分。

這課中使用的模型是從Milkshape3D中提取出來的，Milkshape3D是一個很是好的建模軟件，它包含了本身的文件格式，因此你能很容易去分析和理解。

可是文件格式並不能使你加載一個模型，你必須本身定義一個結構去保存數據，接着把數據讀入那個結構，咱們將告訴你如何定義這樣一個結構。

模型的定義在model.h中，好吧咱們開始吧：
 
// 頂點結構
struct Vertex
{
 char m_boneID; // 頂點所在的骨骼
 float m_location[3];
};

// 頂點的個數和數據
int m_numVertices;
Vertex *m_pVertices;

在這一課你，你能夠忽略m_boneID，咱們將在之後的教程中介紹骨骼動畫。m_location定義頂點的位置。
下面是三角形結構
 
// 三角形結構
struct Triangle
{
 float m_vertexNormals[3][3];
 float m_s[3], m_t[3];
 int m_vertexIndices[3];
};

// 使用的三角形
int m_numTriangles;
Triangle *m_pTriangles;

3個頂點構成一個三角形，m_vertexIndices保存了三個頂點的索引。 m_s 和 m_t儲存了三個頂點的紋理座標。m_vertexNormals保存了三個頂點的法線。
下面咱們定義網格結構
 
// 網格結構
struct Mesh
{
 int m_materialIndex;
 int m_numTriangles;
 int *m_pTriangleIndices;
};

// 使用的網格
int m_numMeshes;
Mesh *m_pMeshes;

m_pTriangleIndices指向包含在網格中三角形的數據，它是動態分配的。 m_materialIndex 指向了這個網格所用的材質。 
  
// 材質屬性
struct Material
{
 float m_ambient[4], m_diffuse[4], m_specular[4], m_emissive[4];
 float m_shininess;
 GLuint m_texture;
 char *m_pTextureFilename;
};

// 使用的紋理
int m_numMaterials;
Material *m_pMaterials;

這裏咱們使用與OpenGL中相對的材質。
下面的代碼用來載入模型，咱們經過重載loadModelData函數來實現它。

咱們建立了一個新類MilkshapeModel,它是從Model繼承而來的。 
  
bool MilkshapeModel::loadModelData( const char *filename )
{
 ifstream inputFile( filename, ios::in | ios::binary | ios::nocreate );
 if ( inputFile.fail())
  return false; // 不能打開文件，返回失敗

以二進制的方式打開文件，若是失敗則返回 

 inputFile.seekg( 0, ios::end );
 long fileSize = inputFile.tellg();
 inputFile.seekg( 0, ios::beg );

返回文件大小 

 byte *pBuffer = new byte[fileSize];
 inputFile.read( pBuffer, fileSize );
 inputFile.close();

分配一個內存，載入文件，並關閉文件 

 const byte *pPtr = pBuffer;
 MS3DHeader *pHeader = ( MS3DHeader* )pPtr;
 pPtr += sizeof( MS3DHeader );

 if ( strncmp( pHeader->m_ID, "MS3D000000", 10 ) != 0 )
  return false; // 若是不是一個有效的MS3D文件則返回

 if ( pHeader->m_version < 3 || pHeader->m_version > 4 )
  return false; // 若是不能支持這種版本的文件，則返回失敗
  
上面的文件讀取文件頭 

 int nVertices = *( word* )pPtr;
 m_numVertices = nVertices;
 m_pVertices = new Vertex[nVertices];
 pPtr += sizeof( word );

 int i;
 for ( i = 0; i < nVertices; i++ )
 {
  MS3DVertex *pVertex = ( MS3DVertex* )pPtr;
  m_pVertices[i].m_boneID = pVertex->m_boneID;
  memcpy( m_pVertices[i].m_location, pVertex->m_vertex, sizeof( float )*3 );
  pPtr += sizeof( MS3DVertex );
 }

上面的代碼讀取頂點數據 

 int nTriangles = *( word* )pPtr;
 m_numTriangles = nTriangles;
 m_pTriangles = new Triangle[nTriangles];
 pPtr += sizeof( word );

 for ( i = 0; i < nTriangles; i++ )
 {
  MS3DTriangle *pTriangle = ( MS3DTriangle* )pPtr;
  int vertexIndices[3] = { pTriangle->m_vertexIndices[0], pTriangle->m_vertexIndices[1], pTriangle->m_vertexIndices[2] };
  float t[3] = { 1.0f-pTriangle->m_t[0], 1.0f-pTriangle->m_t[1], 1.0f-pTriangle->m_t[2] };
  memcpy( m_pTriangles[i].m_vertexNormals, pTriangle->m_vertexNormals, sizeof( float )*3*3 );
  memcpy( m_pTriangles[i].m_s, pTriangle->m_s, sizeof( float )*3 );
  memcpy( m_pTriangles[i].m_t, t, sizeof( float )*3 );
  memcpy( m_pTriangles[i].m_vertexIndices, vertexIndices, sizeof( int )*3 );
  pPtr += sizeof( MS3DTriangle );
 }

上面的代碼用來讀取三角形信息，由於MS3D使用窗口座標系而OpenGL使用笛卡兒座標系，因此須要反轉每一個頂點Y方向的紋理座標 

 int nGroups = *( word* )pPtr;
 m_numMeshes = nGroups;
 m_pMeshes = new Mesh[nGroups];
 pPtr += sizeof( word );
 for ( i = 0; i < nGroups; i++ )
 {
  pPtr += sizeof( byte ); 
  pPtr += 32; 

  word nTriangles = *( word* )pPtr;
  pPtr += sizeof( word );
  int *pTriangleIndices = new int[nTriangles];
  for ( int j = 0; j < nTriangles; j++ )
  {
   pTriangleIndices[j] = *( word* )pPtr;
   pPtr += sizeof( word );
  }

  char materialIndex = *( char* )pPtr;
  pPtr += sizeof( char );

  m_pMeshes[i].m_materialIndex = materialIndex;
  m_pMeshes[i].m_numTriangles = nTriangles;
  m_pMeshes[i].m_pTriangleIndices = pTriangleIndices;
 }

上面的代碼填充網格結構 

 int nMaterials = *( word* )pPtr;
 m_numMaterials = nMaterials;
 m_pMaterials = new Material[nMaterials];
 pPtr += sizeof( word );
 for ( i = 0; i < nMaterials; i++ )
 {
  MS3DMaterial *pMaterial = ( MS3DMaterial* )pPtr;
  memcpy( m_pMaterials[i].m_ambient, pMaterial->m_ambient, sizeof( float )*4 );
  memcpy( m_pMaterials[i].m_diffuse, pMaterial->m_diffuse, sizeof( float )*4 );
  memcpy( m_pMaterials[i].m_specular, pMaterial->m_specular, sizeof( float )*4 );
  memcpy( m_pMaterials[i].m_emissive, pMaterial->m_emissive, sizeof( float )*4 );
  m_pMaterials[i].m_shininess = pMaterial->m_shininess;
  m_pMaterials[i].m_pTextureFilename = new char[strlen( pMaterial->m_texture )+1];
  strcpy( m_pMaterials[i].m_pTextureFilename, pMaterial->m_texture );
  pPtr += sizeof( MS3DMaterial );
 }

 reloadTextures();

上面的代碼加載紋理數據 
  
 delete[] pBuffer;

 return true;
}

上面的代碼設置好了一切參數，但紋理尚未載入內存，下面的代碼完成這個功能。 
  
void Model::reloadTextures()
{
 for ( int i = 0; i < m_numMaterials; i++ )
  if ( strlen( m_pMaterials[i].m_pTextureFilename ) > 0 )
   m_pMaterials[i].m_texture = LoadGLTexture( m_pMaterials[i].m_pTextureFilename );
  else
   m_pMaterials[i].m_texture = 0;
}

有了數據，就能夠寫出繪製函數了，下面的函數根據模型的信息，按網格分組，分別繪製每一組的數據。 
  
void Model::draw()
{
 GLboolean texEnabled = glIsEnabled( GL_TEXTURE_2D );

 // 按網格分組繪製
 for ( int i = 0; i < m_numMeshes; i++ )
 {

  int materialIndex = m_pMeshes[i].m_materialIndex;
  if ( materialIndex >= 0 )
  {
   glMaterialfv( GL_FRONT, GL_AMBIENT, m_pMaterials[materialIndex].m_ambient );
   glMaterialfv( GL_FRONT, GL_DIFFUSE, m_pMaterials[materialIndex].m_diffuse );
   glMaterialfv( GL_FRONT, GL_SPECULAR, m_pMaterials[materialIndex].m_specular );
   glMaterialfv( GL_FRONT, GL_EMISSION, m_pMaterials[materialIndex].m_emissive );
   glMaterialf( GL_FRONT, GL_SHININESS, m_pMaterials[materialIndex].m_shininess );

   if ( m_pMaterials[materialIndex].m_texture > 0 )
   {
    glBindTexture( GL_TEXTURE_2D, m_pMaterials[materialIndex].m_texture );
    glEnable( GL_TEXTURE_2D );
   }
   else
    glDisable( GL_TEXTURE_2D );
  }
  else
  {
   glDisable( GL_TEXTURE_2D );
  }

  glBegin( GL_TRIANGLES );
  {
   for ( int j = 0; j < m_pMeshes[i].m_numTriangles; j++ )
   {
    int triangleIndex = m_pMeshes[i].m_pTriangleIndices[j];
    const Triangle* pTri = &m_pTriangles[triangleIndex];

    for ( int k = 0; k < 3; k++ )
    {
     int index = pTri->m_vertexIndices[k];

     glNormal3fv( pTri->m_vertexNormals[k] );
     glTexCoord2f( pTri->m_s[k], pTri->m_t[k] );
     glVertex3fv( m_pVertices[index].m_location );
    }
   }
  }
  glEnd();
 }

 if ( texEnabled )
  glEnable( GL_TEXTURE_2D );
 else
  glDisable( GL_TEXTURE_2D );
}

有了上面的函數，咱們來看看如何使用它們。首先，咱們定義一個MilkshapeModel類。 

 Model *pModel = NULL; // 定義一個指向模型類的指針

接着加載模型文件 

 pModel = new MilkshapeModel();
 if ( pModel->loadModelData( "data/model.ms3d" ) == false )
 {
  MessageBox( NULL, "不能加載data/model.ms3d文件", "加載錯誤", MB_OK | MB_ICONERROR );
  return 0;         // 返回失敗
 }

接着載入紋理 

 pModel->reloadTextures();

完成了初始化操做，咱們來實際繪製咱們的模型 
  
int DrawGLScene(GLvoid)
{
 glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // 狀況緩存
 glLoadIdentity();    
 gluLookAt( 75, 75, 75, 0, 0, 0, 0, 1, 0 );

 glRotatef(yrot,0.0f,1.0f,0.0f);

 //繪製模型
 pModel->draw();

 yrot+=1.0f;
 return TRUE;      //成功返回
}
原文及其個版本源代碼下載：

http://nehe.gamedev.net/data/lessons/lesson.asp?lesson=31