OpenGL讀取Obj模型檔案
昨天，幫助別人寫了一個程式，讀取obj檔案中的3D模型，就學習了下使用OpenGL如何讀取這種檔案。
Obj檔案格式
想要順利讀取obj模型檔案，先要了解這種檔案的格式，OBJ檔案格式是非常簡單的。這種檔案以純文字的形式儲存了模型的頂點、法線和紋理座標和材質使用資訊。OBJ檔案的每一行，都有極其相似的格式。在OBJ檔案中，每行的格式如下：
字首 引數1 引數2 引數3 ...
其中，字首標識了這一行所儲存的資訊型別。引數則是具體的資料。OBJ檔案常見的的字首有
- v 表示本行指定一個頂點。 字首後跟著3個單精度浮點數，分別表示該定點的X、Y、Z座標值
- vt 表示本行指定一個紋理座標。此字首後跟著兩個單精度浮點數。分別表示此紋理座標的U、V值
- vn 表示本行指定一個法線向量。此字首後跟著3個單精度浮點數，分別表示該法向量的X、Y、Z座標值
- f 表示本行指定一個表面(Face)。一個表面實際上就是一個三角形圖元。此字首行的引數格式後面將詳細介紹。
- usemtl 此字首後只跟著一個引數。該引數指定了從此行之後到下一個以usemtl開頭的行之間的所有表面所使用的材質名稱。該材質可以在此OBJ檔案所附屬的MTL檔案中找到具體資訊。
- mtllib 此字首後只跟著一個引數。該引數指定了此OBJ檔案所使用的材質庫檔案(*.mtl)的檔案路徑
現在，我們再來看一下OBJ檔案的結構。在一個OBJ檔案中，首先有一些以v、vt或vn字首開頭的行指定了所有的頂點、紋理座標、法線的座標。然後再由一些以f開頭的行指定每一個三角形所對應的頂點、紋理座標和法線的索引。在頂點、紋理座標和法線的索引之間，使用符號“/”隔開的。一個f行可以以下面幾種格式出現：
- f 1 2 3 這樣的行表示以第1、2、3號頂點組成一個三角形。
- f 1/3 2/5 3/4 這樣的行表示以第1、2、3號頂點組成一個三角形，其中第一個頂點的紋理座標的索引值為3，第二個頂點的紋理座標的索引值為5，第三個頂點的紋理座標的索引值為4。
- f 1/3/4 2/5/6 3/4/2 這樣的行表示以第1、2、3號頂點組成一個三角形，其中第一個頂點的紋理座標的索引值為3，其法線的索引值是4；第二個頂點的紋理座標的索引值為5，其法線的索引值是6；第三個頂點的紋理座標的索引值為6，其法線的索引值是2。
- f 1//4 2//6 3//2這樣的行表示以第1、2、3號頂點組成一個三角形，且忽略紋理座標。其中第一個頂點的法線的索引值是4；第二個頂點的法線的索引值是6；第三個頂點的法線的索引值是2。
值得注意的是檔案中的索引值是以1作為起點的，這一點與C語言中以0作為起點有很大的不同。在渲染的時候應注意將從檔案中讀取的座標值減去1。
obj檔案在OpenGL中的讀取
我拿到的Obj檔案，內容如下：
# Max2Obj Version 4.0 Mar 10th, 2001 # # object Line01 to come ... # v -9.574153 -2.220963 -2.000000 v -7.893424 -2.280989 -2.000000 ...省略若干相同格式的行 v -7.195892 -1.380599 -0.980160 v -9.580536 -1.320573 -1.967912 # 160 vertices vn -0.071382 -1.998675 0.014198 vn -0.035691 -0.999338 0.007099 ...同樣省略若干相同格式的行 vn -0.825224 1.736366 -0.551397 vn 0.039418 1.999438 0.026341 # 160 vertex normals g Line01 s 1 f 1//1 12//12 2//2 f 1//1 11//11 12//12 s 4 f 2//2 13//13 3//3 f 2//2 12//12 13//13 ...同樣的省略若干相同格式的行 s 4 f 160//160 1//1 151//151 f 160//160 10//10 1//1 # 320 faces g
前面帶有'#'的行是註釋行，這個檔案中包含的字首有：v，表示頂點；vn，表示法線；g，表示組，行 "g Line01" 和行 "g" 之前的所有行表示一個名為"Line01"的組；f，表示一個面；s，表示光滑組。
由於檔案中只出現頂點和法線資料，每個面儲存頂點和法線索引，所以我們要宣告如下幾個全域性函式：
int v_num=0;//記錄點的數量
int vn_num=0;//記錄法線的數量 int f_num=0; //記錄面的數量 GLfloat **vArr; //存放點的二維陣列 GLfloat **vnArr;//存放法線的二維陣列 int **fvArr; //存放面頂點的二維陣列 int **fnArr; //存放面法線的二維陣列string s1; GLfloat f2,f3,f4;
為了給存放頂點法線等二維陣列分配儲存空間，需要知道頂點和法線等的數量，使用下面的函式計算點、法線、面的數量：
int readfile(string addrstr)//將檔案內容讀到陣列中去
{
vArr=new GLfloat*[v_num];
for (int i=0;i<v_num;i++)
{
vArr[i]=new GLfloat[3];
}
vnArr=new GLfloat*[vn_num];
for (i=0;i<vn_num;i++)
{ vnArr[i]=new GLfloat[3]; }
fvArr=new int*[f_num];
fnArr=new int*[f_num];
for (i=0;i<f_num;i++)
{
fvArr[i]=new int[3];
fnArr[i]=new int[3];
}
ifstream infile(addrstr.c_str());
string sline;//每一行
int ii=0,jj=0,kk=0;
while(getline(infile,sline))
{ if(sline[0]=='v')
{ if(sline[1]=='n')//vn
{ istringstream sin(sline);
sin>>s1>>f2>>f3>>f4;
vnArr[ii][0]=f2;
vnArr[ii][1]=f3;
vnArr[ii][2]=f4; ii++;
}
else//v
{
istringstream sin(sline);
sin>>s1>>f2>>f3>>f4;
vArr[jj][0]=f2;
vArr[jj][1]=f3;
vArr[jj][2]=f4; jj++;
}
}
if (sline[0]=='f') //讀取面
{ istringstream in(sline);
GLfloat a;
in>>s1;//去掉字首f
int i,k;
for(i=0;i<3;i++)
{ in>>s1; cout<<s1<<endl; //取得頂點索引和法線索引
a=0; for(k=0;s1[k]!='/';k++)
{ a=a*10+(s1[k]-48); }
fvArr[kk][i]=a; a=0;
for(k=k+2;s1[k];k++)
{ a=a*10+(s1[k]-48);;
} fnArr[kk][i]=a;
} kk++;
}
} return 0;
}
然後在繪製之前，初始化時，呼叫這兩個函式讀取模型即可：
getLineNum("wan.obj"); readfile("wan.obj");
相應的繪製程式碼:
for(int i=0;i<f_num;i++)
{ glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL);
glBegin(GL_TRIANGLES);
glNormal3f(vnArr[fnArr[i][0]-1][0], vnArr[fnArr[i][0]-1][1],vnArr[fnArr[i][0]-1][2]);
glVertex3f(vArr[fvArr[i][0]-1][0], vArr[fvArr[i][0]-1][1], vArr[fvArr[i][0]-1][2]);
glNormal3f(vnArr[fnArr[i][1]-1][0], vnArr[fnArr[i][1]-1][1], vnArr[fnArr[i][1]-1][2]);
glVertex3f(vArr[fvArr[i][1]-1][0], vArr[fvArr[i][1]-1][1], vArr[fvArr[i][1]-1][2]);
glNormal3f(vnArr[fnArr[i][2]-1][0], vnArr[fnArr[i][2]-1][1], vnArr[fnArr[i][2]-1][2]);
glVertex3f(vArr[fvArr[i][2]-1][0], vArr[fvArr[i][2]-1][1], vArr[fvArr[i][2]-1][2]);
glEnd();
}
這樣就完成了繪製，上面的程式碼僅僅針對我的wan.obj這個檔案，對於想讀取其他的obj檔案，相應的分配一個儲存空間，讀取相應的資料，然後在繪製時使用這些資料就行了。