Assimp里的一些知识

Posted 2021-03-25 zhlabcd

上一节的Mesh类主要的目标是将加载进来的模型相关数据做处理，然后绘制出来。那么在Mesh类之前，我们还需要一个Model类去加载这些模型，将其转化为数据并对另外的一些数据做一些处理。

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话不多说，直接上code：

class Model 
{
    public:
        /*  函数   */
        Model(char *path)
        {
            loadModel(path);
        }
        void Draw(Shader shader);   
    private:
        /*  模型数据  */
        vector<Mesh> meshes;
        string directory;  //文件所在的目录路径，非文件路径。
        /*  函数   */
        void loadModel(string path);
        void processNode(aiNode *node, const aiScene *scene);
        Mesh processMesh(aiMesh *mesh, const aiScene *scene);
        vector<Texture> loadMaterialTextures(aiMaterial *mat, aiTextureType type, 
                                             string typeName);
};

Draw函数没什么好讲的啦，遍历所有的网格（处理过的），并且调用网格各自的Draw函数：

void Draw(Shader shader)
{
    for(unsigned int i = 0; i < meshes.size(); i++)
        meshes[i].Draw(shader);
}

接下来导入（加载）模型：

void loadModel(string path)
{
    Assimp::Importer import;
    const aiScene *scene = import.ReadFile(path, aiProcess_Triangulate | aiProcess_FlipUVs);    

    if(!scene || scene->mFlags & AI_SCENE_FLAGS_INCOMPLETE || !scene->mRootNode) 
    {
        cout << "ERROR::ASSIMP::" << import.GetErrorString() << endl;
        return;
    }
    directory = path.substr(0, path.find_last_of(‘/‘));

    processNode(scene->mRootNode, scene);
}

库函数的意思这里就不详细讲了，直接查文档来得快。说一下功能：加载模型函数，首先ReadFile函数从给定的文件路径中读取模型，并且做一些后期处理（第二个参数枚举类）。接着检测场景以及根节点不为0，并且检查了一个标记（mFlags）来看返回的模型是不是完整的，如果不是就打印错误信息并直接退出loadModel函数。directory变量获取文件路径的目录路径，之后用processNode函数处理各个节点。

processNode函数：

void processNode(aiNode *node, const aiScene *scene)
{
    // 处理节点所有的网格（如果有的话）
    for(unsigned int i = 0; i < node->mNumMeshes; i++)
    {
        aiMesh *mesh = scene->mMeshes[node->mMeshes[i]]; 
        meshes.push_back(processMesh(mesh, scene));         
    }
    // 接下来对它的子节点重复这一过程
    for(unsigned int i = 0; i < node->mNumChildren; i++)
    {
        processNode(node->mChildren[i], scene);
    }
}

processNode函数这里，首先用一个for循环处理第一个节点中mMeshes索引，找到scene中对应的mesh（网格），经过processMesh函数处理后将其添加入Mesh类vector模板的变量。之后由于节点符合递归的条件，所以我们直接使用递归函数对后续的子节点进行同样的操作。

processMesh（）函数：

Mesh processMesh(aiMesh *mesh, const aiScene *scene)
{
    vector<Vertex> vertices;
    vector<unsigned int> indices;
    vector<Texture> textures;

    for(unsigned int i = 0; i < mesh->mNumVertices; i++)
    {
        Vertex vertex;
        // 处理顶点位置、法线和纹理坐标
        glm::vec3 vector; 
        vector.x = mesh->mVertices[i].x;
        vector.y = mesh->mVertices[i].y;
        vector.z = mesh->mVertices[i].z; 
        vertex.Position = vector;
        
        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]) // 网格是否有纹理坐标？
        {
            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);
}
    // 处理索引
    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]);
    }
    // 处理材质
    if(mesh->mMaterialIndex >= 0)
    {
        aiMaterial *material = scene->mMaterials[mesh->mMaterialIndex];
        vector<Texture> diffuseMaps = loadMaterialTextures(material, 
                                            aiTextureType_DIFFUSE, "texture_diffuse");
        textures.insert(textures.end(), diffuseMaps.begin(), diffuseMaps.end());
        vector<Texture> specularMaps = loadMaterialTextures(material, 
                                        aiTextureType_SPECULAR, "texture_specular");
        textures.insert(textures.end(), specularMaps.begin(),            specularMaps.end());
}

    return Mesh(vertices, indices, textures);
}    

这个函数有点长，不过难度并不高。首先处理顶点结构体中的数据（顶点位置，法线，以及纹理坐标）。然后处理索引，最后处理材质。之后返回值是什么呢？是调用Mesh类的构造函数之后的返回值。而我们知道Mesh类构造函数中有一个setupMesh()函数处理这些数据，也就是说会将这些数据处理之后再返回。之后这个返回值就追加（push_back)到了上面的meshes。再然后我们都知道了，meshes调用了Draw函数绘制图形。

由下至上地完成了这个加载模型，绘制模型的过程。

这个过程让我感受到了面对对象编程的魅力（XD）。

还忘了处理材质那里出现的函数：

vector<Texture> loadMaterialTextures(aiMaterial *mat, aiTextureType type, string typeName)
{
    vector<Texture> textures;
    for(unsigned int i = 0; i < mat->GetTextureCount(type); i++)
    {
        aiString str;
        mat->GetTexture(type, i, &str);
        Texture texture;
        texture.id = TextureFromFile(str.C_Str(), directory);
        texture.type = typeName;
        texture.path = str;
        textures.push_back(texture);
    }
    return textures;
}

loadMaterialTextures函数遍历了给定纹理类型的所有纹理位置，获取了纹理的文件位置，并加载并和生成了纹理，将信息储存在了一个Vertex结构体中。

这里其实出现了一个问题，就是如果有重复的纹理怎么办？我们上面并没有针对处理重复纹理的代码，这样子会大大降低速度，因此，我们做出如下优化：

vector<Texture> loadMaterialTextures(aiMaterial *mat, aiTextureType type, string typeName)
{
    vector<Texture> textures;
    for(unsigned int i = 0; i < mat->GetTextureCount(type); i++)
    {
        aiString str;
        mat->GetTexture(type, i, &str);
        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; 
                break;
            }
        }
        if(!skip)
        {   // 如果纹理还没有被加载，则加载它
            Texture texture;
            texture.id = TextureFromFile(str.C_Str(), directory);
            texture.type = typeName;
            texture.path = str.C_Str();
            textures.push_back(texture);
            textures_loaded.push_back(texture); // 添加到已加载的纹理中
        }
    }
    return textures;
}

同时，还需要将texture结构体加入path变量

struct Texture {
    unsigned int id;
    string type;
    aiString path;  // 我们储存纹理的路径用于与其它纹理进行比较
};

vector<Texture> textures_loaded;

 

最后在主函数里面调用Model类就完事儿啦

 

ohhhhhh