OpenGL读取Obj模型文件

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昨天,帮助别人写了一个程序,读取obj文件中的3D模型,就学习了下使用OpenGL如何读取这种文件。

Obj文件格式

想要顺利读取obj模型文件,先要了解这种文件的格式,OBJ文件格式是非常简单的。这种文件以纯文本的形式存储了模型的顶点、法线和纹理坐标和材质使用信息。OBJ文件的每一行,都有极其相似的格式。在OBJ文件中,每行的格式如下:

前缀 参数1 参数2 参数3 ...

其中,前缀标识了这一行所存储的信息类型。参数则是具体的数据。OBJ文件常见的的前缀有

  • v 表示本行指定一个顶点。 前缀后跟着3个单精度浮点数,分别表示该定点的X、Y、Z坐标值
  • vt 表示本行指定一个纹理坐标。此前缀后跟着两个单精度浮点数。分别表示此纹理坐标的U、V值
  • vn 表示本行指定一个法线向量。此前缀后跟着3个单精度浮点数,分别表示该法向量的X、Y、Z坐标值
  • f 表示本行指定一个表面(Face)。一个表面实际上就是一个三角形图元。此前缀行的参数格式后面将详细介绍。
  • usemtl 此前缀后只跟着一个参数。该参数指定了从此行之后到下一个以usemtl开头的行之间的所有表面所使用的材质名称。该材质可以在此OBJ文件所附属的MTL文件中找到具体信息。
  • mtllib 此前缀后只跟着一个参数。该参数指定了此OBJ文件所使用的材质库文件(*.mtl)的文件路径

现 在,我们再来看一下OBJ文件的结构。在一个OBJ文件中,首先有一些以v、vt或vn前缀开头的行指定了所有的顶点、纹理坐标、法线的坐标。然后再由一 些以f开头的行指定每一个三角形所对应的顶点、纹理坐标和法线的索引。在顶点、纹理坐标和法线的索引之间,使用符号“/”隔开的。一个f行可以以下面几种 格式出现:

  • f  1  2  3 这样的行表示以第1、2、3号顶点组成一个三角形。
  • f  1/3  2/5  3/4 这样的行表示以第1、2、3号顶点组成一个三角形,其中第一个顶点的纹理坐标的索引值为3,第二个顶点的纹理坐标的索引值为5,第三个顶点的纹理坐标的索引值为4。
  • f  1/3/4  2/5/6  3/4/2 这样的行表示以第1、2、3号顶点组成一个三角形,其中第一个顶点的纹理坐标的索引值为3,其法线的索引值是4;第二个顶点的纹理坐标的索引值为5,其法 线的索引值是6;第三个顶点的纹理坐标的索引值为6,其法线的索引值是2。
  • f  1//4  2//6  3//2这样的行表示以第1、2、3号顶点组成一个三角形,且忽略纹理坐标。其中第一个顶点的法线的索引值是4;第二个顶点的法线的索引值是6;第三个顶点的法线的索引值是2。

值得注意的是文件中的索引值是以1作为起点的,这一点与C语言中以0作为起点有很大的不同。在渲染的时候应注意将从文件中读取的坐标值减去1。

obj文件在OpenGL中的读取

我拿到的Obj文件,内容如下:

# 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 …同样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 …同样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

前面带有’#’的行是注释行,这个文件中包含的前缀有:v,表示顶点;vn,表示法线;g,表示组,行 “g Line01” 和行 “g” 之前的所有行表示一个名为”Line01″的组;f,表示一个面;s,表示光滑组。

由于文件中只出现顶点和法线数据,每个面存储顶点和法线索引,所以我们要声明如下几个全局函数:

int v_num=0; //记录点的数量 
int vn_num=0;//记录法线的数量
 int f_num=0; //记录面的数量 
GLfloat **vArr; //存放点的二维数组
 GLfloat **vnArr;//存放法线的二维数组 
int **fvArr; //存放面顶点的二维数组
 int **fnArr; //存放面法线的二维数组
string s1; GLfloat f2,f3,f4;

为了给存放顶点法线等二维数组分配存储空间,需要知道顶点和法线等的数量,使用下面的函数计算点、法线、面的数量:

int readfile(string addrstr) //将文件内容读到数组中去 

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’) //读取面

{ istringstream in(sline);  

GLfloat a;  

in>>s1;//去掉前缀f  

int i,k;  

for(i=0;i<3;i++)  

{ in>>s1; cout<<s1<<endl; //取得顶点索引和法线索引  

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; 

}

然后在绘制之前,初始化时,调用这两个函数读取模型即可:

getLineNum("wan.obj"); readfile("wan.obj");

相应的绘制代码:

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();

}

这样就完成了绘制,上面的代码仅仅针对我的wan.obj这个文件,对于想读取其他的obj文件,相应的分配一个存储空间,读取相应的数据,然后在绘制时使用这些数据就行了。

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