QT+OpenGL模型加载 - Assimp
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模型加载
先来张图：
我们不大可能手工定义房子、汽车或者人形角色这种复杂形状所有的顶点、法线和纹理坐标。我们想要的是将这些模型导入到程序当中。
但是不同种类的文件格式中，它们之间通常没有一个通用的结构，因此我们将使用到模型加载库Assimp。
Assimp
● 一个非常流行的模型导入库
● 将所有的模型数据加载到Assimp的通用数据结构中
这里不介绍对应的编译，如果你熟悉CMake的话编译起来是非常简单的，项目中提供的是使用vs2019编译的64位的动态库和lib。如果您不好运行，可以将对应的开发环境更换成跟我一致的环境。或者您自己编译对应的库文件。
介绍：
● 场景（Scene）: 所有场景/模型数据（材质和网格）都包含在场景对象中。场景对象也包含了场景根节点的引用。
● 根节点（Root Node）: 场景根节点可能包含子节点（和其他节点一样），他会有一系列指向场景对象中的mMeshes数组中存储的网格数据索引。
Scene下 的mMeshes数组存储了真正的Mesh对象，节点中的mMeshes数组保存的知识场景中网格数组的索引
● Mesh对象： 一个Mesh对象本身包含了渲染所需要的所有相关数据，像是顶点位置，法向向量、纹理坐标、面和物体的材质。
● 面（Face）: 一个网格包含了多个面。面代表的是物体的渲染图元（三角形、方形、点）。一个面包含了组成图元的顶点的索引
● 材料（Material）：一个网格也包含了一个Material对象，他包含了一些函数能让我们获取物体的材质属性，比如颜色和纹理贴图（比如漫反射和镜面光贴图）。
封装Mesh：
一个网格至少需要：
● 顶点数据：至少包含一个位置向量、一个法向量和一个纹理坐标向量
● 材质数据：漫反射/镜面反射
● 索引数据：
mesh.h
#ifndef QTOPENGL_MESH_H #define QTOPENGL_MESH_H #include <QOpenGLFunctions_4_5_Core> #include <QOpenGLShaderProgram> #include <QOpenGLTexture> struct Vertex { QVector3D position; QVector3D normal; QVector2D tex_coords; }; struct Texture { QOpenGLTexture *texture; std::string path; std::string type; }; class Mesh { public: Mesh(QOpenGLFunctions_4_5_Core *glFn, const QVector<Vertex> &vertices, const QVector<unsigned int> &indices, const QVector<Texture> &textures); ~Mesh(); void draw(QOpenGLShaderProgram &shader); protected: void setupMesh(); private: unsigned int VAO,VBO,EBO; QOpenGLFunctions_4_5_Core *gl_fn_; QVector<Vertex> vertices_; QVector<unsigned int> indices_; QVector<Texture> textures_; }; #endif //QTOPENGL_MESH_H
mesh.cpp
#include "mesh.h" Mesh::Mesh(QOpenGLFunctions_4_5_Core *glFn, const QVector<Vertex> &vertices, const QVector<unsigned int> &indices, const QVector<Texture> &textures) { gl_fn_ = glFn; vertices_ = vertices; indices_ = indices; textures_ = textures; setupMesh(); } Mesh::~Mesh() { } void Mesh::setupMesh() { //创建VBO和VAO对象，并赋予ID gl_fn_->glGenVertexArrays(1, &VAO); gl_fn_->glGenBuffers(1, &VBO); gl_fn_->glGenBuffers(1,&EBO); //绑定VBO和VAO对象 gl_fn_->glBindVertexArray(VAO); gl_fn_->glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO); //为当前绑定到target的缓冲区对象创建一个新的数据存储。 //如果data不是NULL，则使用来自此指针的数据初始化数据存储 gl_fn_->glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, vertices_.size()*sizeof(Vertex), &vertices_[0], GL_STATIC_DRAW); gl_fn_->glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO); gl_fn_->glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indices_.size() * sizeof(unsigned int),&indices_[0], GL_STATIC_DRAW); //告知显卡如何解析缓冲里的属性值 gl_fn_->glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, 8 * sizeof(float), (void*)0); gl_fn_->glEnableVertexAttribArray(0); gl_fn_->glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void*)offsetof(Vertex, normal)); gl_fn_->glEnableVertexAttribArray(1); gl_fn_->glVertexAttribPointer(2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void*)offsetof(Vertex, tex_coords)); gl_fn_->glEnableVertexAttribArray(2); } void Mesh::draw(QOpenGLShaderProgram &shader) { unsigned int diffuseNum = 1; unsigned int specularNum = 1; for(int i = 0; i < textures_.size(); i++) { std::string name = textures_[i].type; shader.setUniformValue(("material." + name).c_str(), i); textures_[i].texture->bind(i); } gl_fn_->glBindVertexArray(VAO); gl_fn_->glDrawArrays(GL_TRIANGLES,0,36); }
封装Model:
我们需要通过Assimp加载模型，并且将其转换成多个网格数据
Assimp里的结构： 每个节点包含一组网格索引，每个索引指向场景对象中的特定网络。
model.h
#ifndef QTOPENGL_MODEL_H #define QTOPENGL_MODEL_H #include "assimp/scene.h" #include "assimp/postprocess.h" #include "mesh.h" class Model { public: Model(QOpenGLFunctions_4_5_Core *glFn, const std::string &path); ~Model(); void draw(QOpenGLShaderProgram &shader) { for(unsigned int i = 0; i < meshes_.size(); i++) { meshes_[i].draw(shader); } } protected: void loadModel(const std::string &path); void processNode(aiNode *node, const aiScene *scene); Mesh processMesh(aiMesh *mesh, const aiScene *scene); QVector<Texture> loadMaterialTextures(aiMaterial *mat, aiTextureType type, std::string typeName); QOpenGLTexture *textureFromFile(const std::string &file); private: QOpenGLFunctions_4_5_Core *gl_fn_; QVector<Texture> texture_loaded_; QVector<Mesh> meshes_; std::string directory_; }; #endif //QTOPENGL_MODEL_H
model.cpp
#include "model.h" #include "assimp/Importer.hpp" #include <iostream> using namespace std; Model::Model(QOpenGLFunctions_4_5_Core *glFn, const std::string &path) { gl_fn_ = glFn; loadModel(path); } Model::~Model() { } void Model::loadModel(const std::string &path) { Assimp::Importer importer; const aiScene *scene = importer.ReadFile(path.c_str(), aiProcess_Triangulate | aiProcess_FlipUVs); if(!scene || scene->mFlags & AI_SCENE_FLAGS_INCOMPLETE || !scene->mRootNode) { cout << "ERROR::ASSIMP::" << importer.GetErrorString() <<endl; return; } directory_ = path.substr(0, path.find_last_of('/')); processNode(scene->mRootNode, scene); } void Model::processNode(aiNode *node, const aiScene *scene) { for(unsigned int i = 0; i < node->mNumMeshes; i++) { aiMesh *mesh = scene->mMeshes[node->mMeshes[i]]; meshes_.push_back(processMesh(mesh, scene)); } for(unsigned int i = 0; i < node->mNumChildren; i++) { processNode(node->mChildren[i], scene); } } Mesh Model::processMesh(aiMesh *mesh, const aiScene *scene) { QVector<Vertex> vertices; QVector<unsigned int> indices; QVector<Texture> textures; // 顶点数据 for(unsigned int i = 0; i < mesh->mNumVertices; i++) { Vertex vertex; QVector3D vector; vector.setX(mesh->mVertices[i].x); vector.setY(mesh->mVertices[i].y); vector.setZ(mesh->mVertices[i].z); vertex.position = vector; vector.setX(mesh->mNormals[i].x); vector.setY(mesh->mNormals[i].y); vector.setZ(mesh->mNormals[i].z); vertex.normal = vector; if(mesh->mTextureCoords[0]) { QVector2D tex; tex.setX(mesh->mTextureCoords[0][i].x); tex.setY(mesh->mTextureCoords[0][i].y); vertex.tex_coords = tex; } else { vertex.tex_coords = QVector2D(0.0, 0.0); } vertices.push_back(vertex); } // 索引数据 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]); } } // 纹理数据 if(mesh->mMaterialIndex >= 0) { aiMaterial *material = scene->mMaterials[mesh->mMaterialIndex]; QVector<Texture> diffuseMaps = loadMaterialTextures(material, aiTextureType_DIFFUSE, "diffuse"); textures.append(diffuseMaps); QVector<Texture> specularMaps = loadMaterialTextures(material, aiTextureType_SPECULAR, "specular"); textures.append(specularMaps); } return Mesh(gl_fn_, vertices, indices, textures); } QVector<Texture> Model::loadMaterialTextures(aiMaterial *mat, aiTextureType type, std::string typeName) { QVector<Texture> textures; for(unsigned int i = 0; i < mat->GetTextureCount(type); i++) { aiString str; mat->GetTexture(type, i, &str); bool skip = false; for(int j = 0; j < texture_loaded_.size(); j++) { if(std::strcmp(texture_loaded_[j].path.data(), str.C_Str()) == 0) { textures.push_back(texture_loaded_[j]); skip = true; break; } } if(!skip) { Texture texture; texture.texture = textureFromFile(directory_ + "/" + str.C_Str()); texture.type = typeName; texture.path = str.C_Str(); textures.push_back(texture); texture_loaded_.push_back(texture); } } return textures; } QOpenGLTexture *Model::textureFromFile(const std::string &file) { QOpenGLTexture *texture = new QOpenGLTexture(QImage(file.c_str()).mirrored()); if(!texture->isCreated()) { cout << "texture load failed!" << endl; } return texture; }
之后我们可以使用QT加载模型，该部分代码已经上传到gitee，请在gitee中使用。
