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Mac下OpenGL环境搭建以及OpenGL解析渲染OBJ模型

一、MAC上OpenGL环境搭建方法参考文章:http:my.oschina.netrockbabyblog102732Mac下搭建OpenGL环境很简单,建立一个CommandLine

一、MAC上OpenGL环境搭建方法


参考文章:http://my.oschina.net/rockbaby/blog/102732

Mac下搭建OpenGL环境很简单,建立一个Command Line Tool的 Xcode Application工程,引入OpenGL.frameworkGLUT.framework两个框架,即可,GLUT是mac自带的一个窗口库,可以直接引入使用。

Mac OS X下,头文件引用一般是:
#include
#include
#include

1.创建Xcode工程:

2.引入OpenGL.framework和GLUT.framework两个框架:

3.修改main.cpp为如下代码简单测试环境:

//
// main.cpp
// OpenGLDemo
//
// Created by 919575700@qq.com on 16/4/24.
// Copyright © 2016年 Jiangxh. All rights reserved.
//
#include // GLUT窗口库

// 自定义一个绘制函数
void display()
{
// 清空
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
// 开始绘制一个多边形
glBegin(GL_POLYGON);
// 多边形的顶点(三角形)
glVertex2f(-0.5, -0.5);
glVertex2f(0, 0.5);
glVertex2f(0.5, -0.5);
//绘制结束
glEnd();
glFlush();
}

// 程序入口
int main(int argc, char ** argv)
{
//窗口初始化
glutInit(&argc, argv);
//创建一个名为Demo的窗口
glutCreateWindow("Demo");
//绘图函数
glutDisplayFunc(display);
glutMainLoop();
}



二、在Mac中解析OBJ模型:


创建好Xcode中的OpenGL工程之后,在工程内新建一个名为Model的cpp文件,用于定义OBJ中的数据结构,然后在main.cpp中进行解析和渲染,注意待解析的OBJ模型文件要放在和exe可执行文件相同的目录下,而不是放在和main.cpp相同的目录下


模型的定义和解析代码如下,这里暂时主要只考虑顶点,法线和纹理在后面继续深入做,先将模型解析绘制出来:

//
// Model.cpp
// OpenGLDemo
//
// Created by 919575700@qq.com on 16/5/31.
// Copyright © 2016年 Jiangxh. All rights reserved.
//
#include
#include "Model.hpp"

// 顶点的数据结构
struct Vertex {
GLfloat x;
GLfloat y;
GLfloat z;
};

// 顶点法线的数据结构
struct VertexN {
GLfloat x;
GLfloat y;
GLfloat z;
};

//纹理坐标的数据结构
struct VertexT {
GLfloat x;
GLfloat y;
};

// 面结点的数据结构
struct FaceNode {
int v; //顶点索引
int vn; //顶点法线
int vt; //顶点纹理坐标索引
};

// 面图元
struct Face {
FaceNode node[5];//表示图元最多五个顶点
};

//
// main.cpp
// OpenGLDemo
//
// Created by 919575700@qq.com on 16/4/24.
// Copyright © 2016年 Jiangxh. All rights reserved.
//
#include // GLUT窗口库
#include
#include
#include
#include
#include "Model.cpp"

using namespace std;

int count_v=0; //记录点的数量
int count_vn=0;//记录法线的数量
int count_f=0; //记录面的数量
int face; //手动指定模型图元的顶点数,在顶点数不同的多种图元混合的情况下不适用
Vertex *vContainer; //存放顶点的数组
VertexN *vnContainer; //存放法线的数组
Face *fContainer; //存放面的数组

string dataName; //前缀,用于输入流缓冲
GLfloat data2,data3,data4; //数据,用于输入流缓冲
/**
* 计算文件的行数,顶点个数、法线个数、面的数量
*/
int countFileData(string fileName){
int count = 0;//统计函数计数器
string oneLine;
ifstream infile(fileName.c_str());
while (getline(infile, oneLine)) {
if(oneLine[0] == 'f'){
count_f ++;//面数量增加
}
if(oneLine[0] == 'v'){
if (oneLine[1] == 'n') {
count_vn ++;//法线数量增加
}else{
count_v ++;//顶点数量增加
}
}
count++;//行数更新
}
return count;
}
/**
* 将文件内容读到数组中去
*/
void analyseFile(string fileName)
{
// 动态数组初始化
vCOntainer= new Vertex[count_v];
vnCOntainer= new VertexN[count_vn];
fCOntainer= new Face[count_f];

// 读取obj文本文件
string oneLine;//每一行
ifstream infile(fileName.c_str());
// 法线、顶点、面的数组下标指针
int vn_index=0,v_index=0,f_index=0;
// 循环读取每一行
while(getline(infile,oneLine)) {
// f读取面:顶点索引/法线索引/纹理索引
if(oneLine[0]=='f') {
istringstream streamIn1(oneLine);
GLfloat a;
streamIn1>>dataName;//去掉前缀f
int i,k;
for(i=0;i streamIn1>>dataName;
cout<
// 1.取得顶点索引
a=0;

for(k=0;dataName[k]!='/'&&dataName[k]!='\0';k++) {
char tmp = dataName[k];
a=a*10+(dataName[k]-48);
}
fContainer[f_index].node[i].v = a;
// 判断是否有法线索引
if (dataName[k] != '/')
continue;
// 2.法线索引
a=0;
for(k=k+1;dataName[k]!='/'&&dataName[k]!='\0';k++) {
a=a*10+(dataName[k]-48);
}
fContainer[f_index].node[i].vn = a;
// 判断是否有纹理坐标索引
if (dataName[k] != '/')
continue;
// 3.纹理坐标索引
//... ...
}
f_index++;
}
// 顶点和顶点法线
if(oneLine[0]=='v'){
//vn法线
if(oneLine[1]=='n'){
istringstream streamIn2(oneLine);
streamIn2>>dataName>>data2>>data3>>data4;
vnContainer[vn_index].x = data2;
vnContainer[vn_index].y = data3;
vnContainer[vn_index].z = data4;
vn_index++;
}
//v顶点
else{
istringstream streamIn2(oneLine);
streamIn2>>dataName>>data2>>data3>>data4;
vContainer[v_index].x = data2;
vContainer[v_index].y = data3;
vContainer[v_index].z = data4;
v_index++;
}
}
}
}

// 绘制函数
void display()
{
//清空缓存
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
//基本图形变换:
// sheos:
//缩放变换
glScalef(4.0, 4.0, 4.0);
//旋转变换
glRotatef(15.0, 0.0, 1.0, 0.0);
glRotatef(15.0, 1.0, 0.0, 0.0);
//平移变换
glTranslatef(0.01, 0.0, 0.0);

//绘制模型
for (int i=0;i {
glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL);
glBegin(GL_POLYGON);//绘制三角形
glColor3f(0, 1.0, 0);//红色顶点
for (int f = 0; f //1.顶点索引
int v_index = fContainer[i].node[f].v-1;
//绘制多边形的顶点
glVertex3f(vContainer[v_index].x, vContainer[v_index].y, vContainer[v_index].z);

//2.法线索引
//int vn_index = fContainer[i].node[f].vn-1;
//法线
//glNormal3f(vnContainer[vn_index].x, vnContainer[vn_index].y, vnContainer[vn_index].z);

//3.纹理坐标
// ...
}
glEnd();

}
glFlush();
}

// 程序入口
int main(int argc, char ** argv)
{
// 文件名
string obj = "shoes.obj";// hero.obj earring.obj base.obj shoes.obj
//指定模型图元的顶点数
face = 4;
// 统计模型的数据信息
int count = countFileData(obj);
cout<<"行数:"< // 解析模型
analyseFile(obj);

// 窗口初始化
glutInit(&argc, argv);
// 创建一个名为Demo的窗口
glutCreateWindow("Demo");
// 重新设置窗口尺寸
glutReshapeWindow(800, 900);
// 绘图
glutDisplayFunc(display);
glutMainLoop();
}

原模型和解析绘制后的效果图:


模型解析分析:

目前常用的3D游戏模型制作软件有Autodesk、3D Max、Maya等,发布的模型格式主要有OBJ、FBX、3DMAX、3DS、DAE等等,这些模型在Unity等游戏引擎中可直接导入使用,但在OpenGL和DirectX等底层图形库游戏开发中无法直接导入游戏模型,需要自行解析模型数据并在工程中渲染,然后进行游戏开发。

3d模型实际上是一组数据的集合,模型的解析即读取模型对应的数据并存储,然后使用模型的数据在OpenGL或DirectX等环境下进行渲染实现模型的导入。3d模型的数据主要有顶点、法线、纹理坐标和材质使用信息等。

OBJ格式模型的数据解析:

OBJ是一种相对比较简单的3d模型格式,模型的数据信息存储在纯文本中,文本中每一行的前缀来表示不同的模型信息,如:v表示一个顶点信息,vn表示一个法线向量,vt表示一个纹理坐标,f表示一个表面(Face)等等。

以txt文本格式打开OBJ文件主要的数据结构如下:

# shoesmodel of obj

mtllibShoes.mtl

v  -0.05285700 0.00798800  0.01245100

v  -0.05282500 0.00817000  0.01213000

v  -0.05277400 0.00778700  0.01288200

… …

vt  0.08394933 0.14489396

vt  0.08082559 0.13294736

vt  0.07834940 0.13951986

… …

vn  0.03609800 -0.97871298 -0.20203599

vn  0.01273200 -0.96863198 -0.24817400

vn  -0.00367100 -0.96895701 -0.24720199

… …

f  4719/1517/3599  4828/1511/4279  4806/1512/2612

f  4806/1512/2612  4828/1511/4279  4915/1513/1861

f  4915/1513/1861  4828/1511/4279  4827/1542/1863

… …

(1) #表示注释,可忽略;

(2) mtllib用来指明模型的材质;

(3) v表示顶点,对应x,y,z三个坐标轴上的坐标值;

(4) vt表示纹理贴图的坐标;

(5) vn表示顶点法线,用于确定光照方向;

(6) f表示平面图元,一般每一行对应三组数据,表示基本图元为三角形,如果四组数据表示基本图元为四边形,以此类推,也存在两种以上图元混合的情况。每一组数据对应三个数据,分别为:顶点索引、顶点法线索引、纹理贴图索引,用’/’分隔开,其中法线索引和纹理贴图索引可缺省。通过索引可以搜索到上面对应的顶点坐标、顶点法线和纹理贴图坐标,如此表示可以减少顶点等数据的重复表示,大大节省空间。

OBJ模型的解析即调用文件流读取OBJ文件中的文本信息,将顶点、顶点法线、面、顶点索引、顶点法线索引等数据信息分离开并封装保存到程序中。这里定义相应的数据结构,保存顶点、法线等数据信息,使用函数统计模型中顶点、法线、面等元素的数量,之后使用C++的指针定义动态数组作为不同数据的存储容器,存储从模型解析的数据,用于模型的绘制和渲染。

根据解析后的数据,可得到每个多边形图元对应的顶点坐标以及对应顶点法线向量,使用OpenGL绘制出所有的多边形图元即可将模型绘制出来,通过基本的图形变换调整绘制出的模型的位置使其显示在窗口中。


三、模型Texture材质贴图的添加

。。。 。。。


四、模型的光照着色渲染

。。。。。。



OpenGL WIKI:https://www.opengl.org/wiki/Main_Page


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