OpenGL ES on iOS --- Assimp

時間 2019-11-30

標籤 opengl ios assimp 欄目 iOS 简体版

原文原文鏈接

簡述

本文主要記錄 Assimp庫的編譯和使用,可能會有不許確的地方,還望多多指正共同窗習~html

Assimp是Open Asset Import Library（開放的資產導入庫）的縮寫。Assimp可以導入不少種不一樣的模型文件格式（並也可以導出部分的格式），它會將全部的模型數據加載至Assimp的通用數據結構中node

Assimp編譯

這裏是庫的github地址Assimp,下載下來咱們還要編譯成iOS可用的庫(這裏踩坑很多/(ㄒoㄒ)/~~)c++

配置CMAKE環境

CMake是個開源的跨平臺自動化建構系統,想要編譯Assimp 先要配置好它~ CMake官網在官網下載CMakegit

而後將Cmake連接至終端github

sudo "/Applications/CMake.app/Contents/bin/cmake-gui" --install
複製代碼

編譯 Assimp.a

切換至目標路徑數組

執行下面命令~bash

//將你須要支持的架構輸入 通常就是X86 和 arm64 
./build.sh --stdlib=libc++ --archs="arm64 x86_64"
複製代碼

這是你的 lib文件夾下就是這個樣子的~數據結構

可是這樣子仍是不能在iOS上用的哦~ 由於 XML.a只支持 X86架構~ 咱們還須要額外編譯它

XML.a

這時就要使用CMake客戶端了~ 建立一個空的build文件夾~,使用Xcode 默認配置生成~架構

這時就根據須要編譯出本身須要的靜態庫便可了~~app

Assimp使用

模型結構

當Assimp加載模型時,會將模型數據加載到Scene(場景)對象中.

Scene中會有一個Mesh(網格)對象,在Mesh中包含着渲染所需的全部數據,如頂點,法向量,紋理座標... 在Mesh中包含一個Material對象,其中是關於材質的數據(鏡面貼圖,漫反射貼圖,法向量貼圖....) 在Mesh中還包含了許多Face,Face實際上是指物體的渲染圖元,一個麪包含了組成圖元的頂點索引(這裏其實就至關於以前講到的EBO)

Scene中會包含一個根節點,在根節點之下會有不少子節點~節點中有指向Mesh中數據的索引

因此咱們須要作的就是將Scene中的節點遍歷,而後將節點中的數據提取出來,以適合的格式輸入到着色器中~~(๑•ᴗ•๑)

代碼

定義 Mesh類和 Model類 Mesh類對應每一個節點的網格數據,Model則對應Scene對象~

我展現的代碼主要是和Assimp相關的內容~ 也就是如何從模型中提取須要的數據,其餘一些常規地方我就不浪費篇幅了~(๑•ᴗ•๑)

頭文件

#include "assimp/Importer.hpp"
#include "assimp/scene.h"
#include "assimp/postprocess.h"
複製代碼

屬性

//頂點
struct Vertex {
    glm::vec3 Position;
    glm::vec3 Normal;
    glm::vec2 TexCoords;
};

struct Vertex {
    glm::vec3 Position;
    glm::vec3 Normal;
    glm::vec2 TexCoords;
};

class Mesh {
    std::vector<Vertex> vertices;       //頂點
    std::vector<unsigned int> indices;  //索引
    std::vector<Texture> textures;      //紋理
    
    unsigned int VAO, VBO, EBO;
    }

    
class Model{
    std::vector<Texture> textures_loaded;   //緩衝紋理,避免屢次加載
    std::vector<Mesh> meshes;               //節點數據數組
    std::string directory;                  //加載路徑
    }
複製代碼

加載Scene

遍歷根節點及其下屬全部子節點

Assimp::Importer import;

        //獲取Scene
        const aiScene *scene = import.ReadFile(path, aiProcess_Triangulate | aiProcess_FlipUVs);

        if(!scene || scene->mFlags & AI_SCENE_FLAGS_INCOMPLETE || !scene->mRootNode)
        {
            printf("ERROR::ASSIMP:: %s",import.GetErrorString());
            return;
        }
        directory = path.substr(0, path.find_last_of('/'));

        processNode(scene->mRootNode, scene);
複製代碼

ReadFile將指定路徑的模型加載,Path爲路徑,後面的是加載時的額外處理

aiProcess_Triangulate將加載的圖元變換爲三角形 aiProcess_FlipUVs翻轉紋理座標Y軸(OpenGL的紋理Y軸是翻的~) aiProcess_GenNormals 若模型不包含法向量的話，就爲每一個頂點建立法線 aiProcess_SplitLargeMeshes將較大的網格分割爲較小的網格(當渲染有最大頂點數量要求時) aiProcess_OptimizeMeshes將較小的網格們拼接爲較大的一個網格(減小繪製調用) 指令大全~~

void processNode(aiNode *node, const aiScene *scene){
        //提取節點數據~
        for(unsigned int i = 0; i < node->mNumMeshes; i++)
        {

            aiMesh *mesh = scene->mMeshes[node->mMeshes[i]];
            meshes.push_back(processMesh(mesh, scene));
        }
        //遞歸遍歷
        for(unsigned int i = 0; i < node->mNumChildren; i++)
        {
            processNode(node->mChildren[i], scene);
        }
    }
複製代碼

提取節點網格數據

Mesh processMesh(aiMesh *mesh, const aiScene *scene) {
        
        //須要提取的數據~
        std::vector<Vertex> vertices;
        std::vector<unsigned int> indices;
        std::vector<Texture> textures;

        //將頂點數據提取
        for(unsigned int i = 0; i < mesh->mNumVertices; i++)
        {
            Vertex vertex;
            glm::vec3 vector; 
            // positions
            vector.x = mesh->mVertices[i].x;
            vector.y = mesh->mVertices[i].y;
            vector.z = mesh->mVertices[i].z;
            vertex.Position = vector;       
            // normals
            vector.x = mesh->mNormals[i].x;
            vector.y = mesh->mNormals[i].y;
            vector.z = mesh->mNormals[i].z;
            vertex.Normal = vector;         
   
            if(mesh->mTextureCoords[0])             {
                glm::vec2 vec;
   
                vec.x = mesh->mTextureCoords[0][i].x;
                vec.y = mesh->mTextureCoords[0][i].y;
                vertex.TexCoords = vec;
            }
            else
                vertex.TexCoords = glm::vec2(0.0f, 0.0f);


            vertices.push_back(vertex);
        }


        //將索引數據提取
        for(unsigned int i = 0; i < mesh->mNumFaces; i++)
        {
            aiFace face = mesh->mFaces[i];
           
            for(unsigned int j = 0; j < face.mNumIndices; j++)
                indices.push_back(face.mIndices[j]);
        }
  
        //將紋理數據提取(漫反射紋理,鏡面紋理...)
        aiMaterial* material = scene->mMaterials[mesh->mMaterialIndex];

        std::vector<Texture> diffuseMaps = loadMaterialTextures(material, aiTextureType_DIFFUSE, "texture_diffuse");
        textures.insert(textures.end(), diffuseMaps.begin(), diffuseMaps.end());
      
        std::vector<Texture> specularMaps = loadMaterialTextures(material, aiTextureType_SPECULAR, "texture_specular");
        textures.insert(textures.end(), specularMaps.begin(), specularMaps.end());
       
        std::vector<Texture> normalMaps = loadMaterialTextures(material, aiTextureType_HEIGHT, "texture_normal");
        textures.insert(textures.end(), normalMaps.begin(), normalMaps.end());
   
        std::vector<Texture> heightMaps = loadMaterialTextures(material, aiTextureType_AMBIENT, "texture_height");
        textures.insert(textures.end(), heightMaps.begin(), heightMaps.end());

        return Mesh(vertices, indices, textures);
    }
複製代碼

std::vector<Texture> loadMaterialTextures(aiMaterial *mat, aiTextureType type,std::string typeName)  {
        std::vector<Texture> textures;
        for(unsigned int i = 0; i < mat->GetTextureCount(type); i++)
        {
            aiString str;
            mat->GetTexture(type, i, &str);
            //檢查紋理是否以前已經加載過,
            bool skip = false;
            for(unsigned int j = 0; j < textures_loaded.size(); j++)
            {
                if(std::strcmp(textures_loaded[j].path.data(), str.C_Str()) == 0)
                {
                    textures.push_back(textures_loaded[j]);
                    skip = true; // a texture with the same filepath has already been loaded, continue to next one. (optimization)
                    break;
                }
            }
            if(!skip)
            {   
                //若紋理未加載,則加載
                Texture texture;
                texture.id = TextureFromFile(str.C_Str(), this->directory);
                texture.type = typeName;
                texture.path = str.C_Str();
                textures.push_back(texture);
                textures_loaded.push_back(texture);
            }
        }
        return textures;
    }
    
    //將紋理加載,輸入到着色器
    unsigned int TextureFromFile(const char *path, const std::string &directory, bool gamma)
{
    std::string filename = std::string(path);
    filename = directory + '/' + filename;

    unsigned int textureID;
    glGenTextures(1, &textureID);

    int width, height, nrComponents;
    unsigned char *data = stbi_load(filename.c_str(), &width, &height, &nrComponents, 0);
    if (data)
    {
        GLenum format;
        if (nrComponents == 1)
            format = GL_RED;
        else if (nrComponents == 3)
            format = GL_RGB;
        else if (nrComponents == 4){

            for (int i = 0; i<width*height; i++ ) {
                char tR = data[i*4+2];
                data[i*4+2] = data[i*4];
                data[i*4] = tR;
            }
            format = GL_RGBA;
        }
        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID);
        glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, format, width, height, 0, format, GL_UNSIGNED_BYTE, data);
        glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);

        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR);
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR);

        stbi_image_free(data);
    }
    else
    {
        //std::cout << "Texture failed to load at path: " << path << std::endl;
        printf("Texture failed to load at path: %s",path);
        stbi_image_free(data);
    }

    return textureID;
}
複製代碼

注意

在加載模型數據時,須要注意的是模型並不必定會提供完整的貼圖,例如有的簡單模型,建模師有可能不會爲其添加貼圖,而是給模型設置一種高光材質,以節約資源.這時材質信息存儲在mtl文件中,並且還有可能連mtl文件也沒有, 這時則須要咱們添加默認材質~

.mtl文件（Material Library File）是材質庫文件，描述的是物體的材質信息，ASCII存儲，任何文本編輯器能夠將其打開和編輯。一個.mtl文件能夠包含一個或多個材質定義，對於每一個材質都有其顏色，紋理和反射貼圖的描述，應用於物體的表面和頂點。想詳細瞭解的朋友們能夠看這裏.obj文件格式與.mtl文件格式

繪製

繪製就很簡單了,將提取出來的每一個網格的數據傳入着色器就好~

void Draw(GLuint program){

        glBindVertexArray(VAO);
        unsigned int diffuseNr = 1;
        unsigned int specularNr = 1;
        for(unsigned int i = 0; i < textures.size(); i++)
        {
            glActiveTexture(GL_TEXTURE0 + i); 
            std::stringstream ss;
            std::string number;
            std::string name = textures[i].type;
            if(name == "texture_diffuse")
                ss << diffuseNr++; 
            else if(name == "texture_specular")
                ss << specularNr++;
            number = ss.str();

            glUniform1i(glGetUniformLocation(program, ("material." + name + number).c_str()), i);

            glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[i].id);
        }
        glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
        glDrawElements(GL_TRIANGLES, indices.size(), GL_UNSIGNED_INT, 0);

    }
複製代碼

在着色器中,也就是將獲取的頂點數據和紋理按照須要進行輸出就行了~ 和繪製木箱子無異~

結尾

我對這一塊的內容也並非十分熟練,因此Assimp使用這裏有些粗略,之後有啥新的收穫也會補上~ 卻是Assimp庫編譯那裏我是踩了好多坑~ 最後才弄好的~

模型你們能夠到這裏下載一些免費(不免有坑的)模型試一試 Free3D

但願能幫到你們吧,要是文中有不對的地方還望多多指教呀~ 共同窗習(๑•ᴗ•๑)

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