如何将外部的obj模型导入OpenGL

Posted 2020-10-19 feiquan

作者：feiquan

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大家写文都不容易，请尊重劳动成果~ 这里谢谢大家啦(*/ω＼*)

 

1.关于obj的说明。

　　obj中存放的是顶点坐标信息（v）,面的信息（f）,法线（vn），纹理坐标（vt），以及材质（这个放在mtl）中

　　我使用CINEMA 4D导出用VS查看后的信息：

　　CINEMA 4D中的正方体：

　　

　　导出obj后的信息

　　

　　VS中查看;未标题4.obj

　　

# WaveFront *.obj file (generated by CINEMA 4D)

mtllib ./未标题4.mtl

v -100 -100 100
v -100 100 100
v 100 -100 100
v 100 100 100
v 100 -100 -100
v 100 100 -100
v -100 -100 -100
v -100 100 -100
# 8 vertices

vn 0 0 1
vn 1 0 0
vn 0 0 -1
vn -1 0 0
vn 0 1 0
vn 0 -1 0
# 6 normals

vt 0 0 0
vt 0 1 0
vt 1 1 0
vt 1 0 0
# 4 texture coordinates

o 立方体
usemtl default
f 3/4/1 4/3/1 2/2/1 1/1/1
f 5/4/2 6/3/2 4/2/2 3/1/2
f 7/4/3 8/3/3 6/2/3 5/1/3
f 1/4/4 2/3/4 8/2/4 7/1/4
f 4/4/5 6/3/5 8/2/5 2/1/5
f 5/4/6 3/3/6 1/2/6 7/1/6

　　未标题4.mtl

　　

# WaveFront *.mtl file (generated by CINEMA 4D)

newmtl default
Kd 1 1 1

　　这就是其中的信息。

　　我们知道OpenGL中建立不规则模型可以通过点和三角面来创建。那么我们要做的就是从obj中导出点的三维信息和面的三维信息。

2、obj中模型导出的设置。

　　首先在三维软件中创建一个模型。这里我以一个人体模型演示（只以线框显示）。

　　

 

　　模型分析：

　　·我们可以看到这个模型的点面信息太多了，如果直接导出数据太多，处理时程序读取花费的时间太长，而且我们演示也不需要这种高模。

　　·还有就是，我们知道OpenGl中的运行后可视化界面的坐标是重-1到1，这里可以看到这个模型的尺寸太大，我们必须进行缩放。

　　模型不是一个整体，分层太多，导出后各个模块的数据是分开的，所以必须在软件中对模型连接，使其变为一个整体。

　　模型处理后：

　　

 

　　我感觉这样就满足我的要求，后期运行程序读取数据不会超过4分钟

　　模型导出：注意一下以下地方就好，因为这里只要点（v)，面（f）其他会干扰，也会使程序效率下降。导出后只有以下一个文件。

　　

 

　3.数据处理

　　将那个文件用VS打开后，可以看到里面的数据，这里我们要处理一下：

　　VS虽然可以直接打开obj但是从这个里面是无法读取数据的。

　　

　　所以我们要新建一个txt文件，将里面的数据复制进来，然后把这个文件放在你新建的win32或MFC项目中，将先前的obj从工程中移除。

　　

 

　　在VS中查找“#”开头的，有以下两句话，然后直接删除这个是我用CINEMA 4D导出后自带的，会干扰程序的运行。

　　

　　

　4.编程

　　分析：

　　¨分析这些数据,不难猜想obj文件由若干行组成,每行开始有一个字母,用来标注改行数据所表示的意思,v 应该是顶点,g应该是一个名字,观察到,f后紧跟着三个整数,由opengl中的顶点数组得到,他应该是三角行的三个顶点,后面的三个整数就代表着前端顶点的索引值.

¨好知道了数据结构,就可以提取分析obj文件啦

　　

class obj3dmodel{
    struct vertex{
        double x,y,z;
    };
    struct face{
        unsigned int v1,v2,v3;
    };
    vector<vertex>vertexs;
    vector<face>faces;

public :
    void parse(const char *filename);
    void draw();
};

　　这里,我们定义两个结构体来表示顶点和三角形,并采用vector容器来保存数据组.

　　¨之所以把两个结构体定义在类的内部,一个是不想污染源代码,另一个是暂时还没有想到会在别的什么地方会用到他们.所以暂且把他们藏起来

¨我们同时为他定义了parse和draw方法,分别用来从文件中解析数据和利用opengl绘制

　　

void obj3dmodel::parse(const char *filename){
    string s;
    ifstream fin(filename);
    if(!fin)return;
    while(fin>>s){
        switch(*s.c_str()){
        case \'f\':
        {
            face f;
            fin>>f.v1>>f.v2>>f.v3;
            cout<<"f      "<<f.v1<<"       "<<f.v2 <<"       "<<f.v3<<endl;
            faces.push_back(f);
        }
        break;

        case \'v\':
        {
            vertex v;
            fin>>v.x>>v.y>>v.z;
            cout<<"v      "<<v.x<<"       "<<v.y<<"       "<<v.z<<"       "<<endl;
            this->vertexs.push_back(v);
        }
        break;
        case \'w\':break;
        case \'x\':break;
        case \'y\':break;
        case \'z\':break;
        case \'#\':break;

        default: 
            {}
        break;
        
        }
    }         
}

void obj3dmodel::draw(){
    glBegin(GL_TRIANGLES);
    for(int i=0;i<faces.size();i++){
        //下标减一
        float move_y=0.5; //控制模型的位置
        vertex v1=vertexs[faces[i].v1-1];
        vertex v2=vertexs[faces[i].v2-1];
        vertex v3=vertexs[faces[i].v3-1];
        glColor3f(0.3,0.5,0);
        glVertex3f(v1.x,v1.y-move_y,v1.z);

        glColor3f(1,1,0);
        glVertex3f(v2.x,v2.y-move_y,v2.z);

        glColor3f(0.5,0.5,0);
        glVertex3f(v3.x,v3.y-move_y,v3.z);
    }
    glEnd();
}

　　注意顶点索引方式,obj里面是以1为基数的,所以在索引时要将索引值减1.则会报越界.

　　运行程序：

　　

5.运行结果：

·　　 

 

　　　　　　　　　　低模                                                                高模

源码提供：

　　

// 1.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"
#include <GL/glut.h>
#include<vector>//vector(向量): C++中的一种数据结构,确切的说是一个类.它相当于一个动态的数组,当程序员无法知道自己需要的数组的规模多大时,用其来解决问题可以达到最大节约空间的目的.
#include <fstream>
#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

GLfloat step=0.0,s=0.1,move[]={0,0,0};

class obj3dmodel{
    struct vertex{
        double x,y,z;
    };
    struct face{
        unsigned int v1,v2,v3;
    };
    vector<vertex>vertexs;
    vector<face>faces;

public :
    void parse(const char *filename);
    void draw();
};

void obj3dmodel::parse(const char *filename){
    string s;
    ifstream fin(filename);
    if(!fin)return;
    while(fin>>s){
        switch(*s.c_str()){
        case \'f\':
        {
            face f;
            fin>>f.v1>>f.v2>>f.v3;
            cout<<"f      "<<f.v1<<"       "<<f.v2 <<"       "<<f.v3<<endl;
            faces.push_back(f);
        }
        break;

        case \'v\':
        {
            vertex v;
            fin>>v.x>>v.y>>v.z;
            cout<<"v      "<<v.x<<"       "<<v.y<<"       "<<v.z<<"       "<<endl;
            this->vertexs.push_back(v);
        }
        break;
        case \'w\':break;
        case \'x\':break;
        case \'y\':break;
        case \'z\':break;
        case \'#\':break;

        default: 
            {}
        break;
        
        }
    }         
}

void obj3dmodel::draw(){
    glBegin(GL_TRIANGLES);
    for(int i=0;i<faces.size();i++){
        //下标减一
        float move_y=0.5;
        vertex v1=vertexs[faces[i].v1-1];
        vertex v2=vertexs[faces[i].v2-1];
        vertex v3=vertexs[faces[i].v3-1];
        glColor3f(0.3,0.3,0);
        glVertex3f(v1.x,v1.y-move_y,v1.z);

        glColor3f(1,1,0);
        glVertex3f(v2.x,v2.y-move_y,v2.z);

        glColor3f(0.5,0.5,0);
        glVertex3f(v3.x,v3.y-move_y,v3.z);
    }
    glEnd();
}

obj3dmodel obj;

void myinit(){
    GLfloat light_ambient[]={0.3,0.2,0.5};
    GLfloat light_diffuse[]={1,1,1};
    GLfloat light_position[]={2,2,2,1};
    GLfloat light1_ambient[]={0.3,0.3,0.2};
    GLfloat light1_diffuse[]={1,1,1};
    GLfloat light1_position[]={-2,-2,-2,1};
    //灯光
    glLightfv(GL_LIGHT0,GL_AMBIENT,light_ambient);
    glLightfv(GL_LIGHT0,GL_DIFFUSE,light_diffuse);
    glLightfv(GL_LIGHT0,GL_POSITION,light_position);
    glLightfv(GL_LIGHT1,GL_AMBIENT,light1_ambient);
    glLightfv(GL_LIGHT1,GL_DIFFUSE,light1_diffuse);
    glLightfv(GL_LIGHT1,GL_POSITION,light1_position);
    glLightModeli(GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE,GL_TRUE);
    glEnable(GL_LIGHTING);
    glEnable(GL_LIGHT0);
    glEnable(GL_LIGHT1);
    //深度
    glDepthFunc(GL_LESS);
    glEnable(GL_DEPTH_TEST);
    //材质
    glColorMaterial(GL_FRONT_AND_BACK, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE );
    glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);

}

void DrawColorBox(){
    obj.draw();
    //glutSolidTeapot(1);    
}

void display(){
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

    /*s+=0.005;
    if(s>1.0)s=0.1;*/  //不进行缩放

    //位移
    //move[0]+=0.005;        //x
    //move[1]+=0.005;        //y
    //move[2]+=0.005;        //z
    //if(move[0]>2)move[0]=0;
    //if(move[1]>2)move[1]=0;
    //if(move[2]>2)move[2]=0;

    glPushMatrix();
    //glScalef(s,s,s);
    //glTranslatef(move[0],move[1],move[2]);
    glRotatef(step,0,1,0);
    //glRotatef(step,0,0,1);
    //glRotatef(step,1,0,0);

    DrawColorBox();
    glPopMatrix();
    glFlush();
    glutSwapBuffers();
}

void stepDisplay(){
    //旋转
    step=step+1;
    if(step>360)step=0;

    display();
}

void myReshape(GLsizei w,GLsizei h){
    glViewport(0,0,w,h);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    if(w<=h){
        glOrtho(-1.5,1.5,-1.5*(GLfloat)h/(GLfloat)w,1.5*(GLfloat)h/(GLfloat)w,-10,10);
    }else{
        glOrtho(-1.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h,1.5*(GLfloat)w/(GLfloat)h,-1.5,1.5,-10,10);
    }
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
    glLoadIdentity();
}

void keyboard (unsigned char key,int x,int y){
    switch(key){
    case 27:exit(0);break;
    }
}

int _tmain(int argc, CHAR* argv[])
{
    obj.parse("66.txt");
    //obj.parse("11.txt");
    glutInit(&argc,argv);
    glutInitDisplayMode(GLUT_DOUBLE|GLUT_RGB);
    glutInitWindowSize(500,400);
    glutCreateWindow("simple");
    myinit();
    glutReshapeFunc(myReshape);
    glutDisplayFunc(display);
    glutKeyboardFunc(keyboard);
    glutIdleFunc(stepDisplay);
    glutMainLoop();
    return 0;
}