1. 引言

本文基于C++语言,描述OpenGL的Mesh

前置知识可参考:

笔者这里不过多描述每个名词、函数和细节,更详细的文档可以参考:

2. 概述

3D建模工具(3D Modeling Tool)会在导出到模型文件的时候自动生成所有的顶点坐标、顶点法线以及纹理坐标

所以,解析这些导出的模型文件以及提取所有有用的信息,将它们储存为OpenGL能够理解的格式,就可以进行绘制

Assimp是一个非常流行的模型导入库,能够导入很多种不同的模型文件格式(并也能够导出部分的格式),会将所有的模型数据加载至Assimp的通用数据结构中

Assimp的GitHub站点为:assimp/assimp: The official Open-Asset-Importer-Library Repository. Loads 40+ 3D-file-formats into one unified and clean data structure. (github.com)

Assimp的指导手册:The Asset-Importer-Lib Documentation — Asset-Importer-Lib December 2020 documentation (assimp-docs.readthedocs.io)

3. 构建Assimp

参考官方构建手册:assimp/Build.md at master · assimp/assimp (github.com)

笔者使用CMake在Linux上构建

拉取源码:

git clone https://github.com/assimp/assimp.git

CMake构建:

cd assimp
cmake CMakeLists.txt

编译:

make

安装:

sudo make install

4. 编写Mesh类

一个完整的模型往往是由多个组件构成,单个的组件称之为Mesh

多个Mesh组成Model,在这里,先定义Mesh类

定义顶点:

struct Vertex {
glm::vec3 Position;
glm::vec3 Normal;
glm::vec2 TexCoords;
};

定义纹理:

struct Texture {
unsigned int id;
string type;
};

定义Mesh类:

class Mesh {
public:
/* 网格数据 */
vector<Vertex> vertices;
vector<unsigned int> indices;
vector<Texture> textures;
/* 函数 */
Mesh(vector<Vertex> vertices, vector<unsigned int> indices, vector<Texture> textures);
void Draw(Shader shader);
private:
/* 渲染数据 */
unsigned int VAO, VBO, EBO;
/* 函数 */
void setupMesh();
};

构造函数:

Mesh(vector<Vertex> vertices, vector<unsigned int> indices, vector<Texture> textures)
{
this->vertices = vertices;
this->indices = indices;
this->textures = textures; setupMesh();
}

初始化Mesh:

void setupMesh()
{
glGenVertexArrays(1, &VAO);
glGenBuffers(1, &VBO);
glGenBuffers(1, &EBO); glBindVertexArray(VAO);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO); glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, vertices.size() * sizeof(Vertex), &vertices[0], GL_STATIC_DRAW); glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indices.size() * sizeof(unsigned int),
&indices[0], GL_STATIC_DRAW); // 顶点位置
glEnableVertexAttribArray(0);
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void*)0);
// 顶点法线
glEnableVertexAttribArray(1);
glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void*)offsetof(Vertex, Normal));
// 顶点纹理坐标
glEnableVertexAttribArray(2);
glVertexAttribPointer(2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void*)offsetof(Vertex, TexCoords)); glBindVertexArray(0);
}

渲染函数:

void Draw(Shader shader)
{
unsigned int diffuseNr = 1;
unsigned int specularNr = 1;
for(unsigned int i = 0; i < textures.size(); i++)
{
glActiveTexture(GL_TEXTURE0 + i); // 在绑定之前激活相应的纹理单元
// 获取纹理序号(diffuse_textureN 中的 N)
string number;
string name = textures[i].type;
if(name == "texture_diffuse")
number = std::to_string(diffuseNr++);
else if(name == "texture_specular")
number = std::to_string(specularNr++); shader.setInt(("material." + name + number).c_str(), i);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[i].id);
}
glActiveTexture(GL_TEXTURE0); // 绘制网格
glBindVertexArray(VAO);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, indices.size(), GL_UNSIGNED_INT, 0);
glBindVertexArray(0);
}

Mesh类的调用见:基于C++的OpenGL 14 之模型加载 - 当时明月在曾照彩云归 - 博客园 (cnblogs.com)

5. 完整代码

主要文件mesh.hpp

#ifndef MESH_HPP
#define MESH_HPP #include <glad/glad.h> // holds all OpenGL type declarations
#include <glm.hpp> #include "Shader.hpp" #include <string>
#include <vector> using namespace std; struct Vertex {
glm::vec3 Position;
glm::vec3 Normal;
glm::vec2 TexCoords;
};
struct Texture {
unsigned int id;
string type;
};
class Mesh {
public:
/* 网格数据 */
vector<Vertex> vertices;
vector<unsigned int> indices;
vector<Texture> textures;
/* 函数 */
Mesh(vector<Vertex> vertices, vector<unsigned int> indices, vector<Texture> textures)
{
this->vertices = vertices;
this->indices = indices;
this->textures = textures; setupMesh();
} void Draw(Shader shader)
{
unsigned int diffuseNr = 1;
unsigned int specularNr = 1;
for(unsigned int i = 0; i < textures.size(); i++)
{
glActiveTexture(GL_TEXTURE0 + i); // 在绑定之前激活相应的纹理单元
// 获取纹理序号(diffuse_textureN 中的 N)
string number;
string name = textures[i].type;
if(name == "texture_diffuse")
number = std::to_string(diffuseNr++);
else if(name == "texture_specular")
number = std::to_string(specularNr++); shader.setInt(("material." + name + number).c_str(), i);
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textures[i].id);
}
glActiveTexture(GL_TEXTURE0); // 绘制网格
glBindVertexArray(VAO);
glDrawElements(GL_TRIANGLES, indices.size(), GL_UNSIGNED_INT, 0);
glBindVertexArray(0);
} private:
/* 渲染数据 */
unsigned int VAO, VBO, EBO;
/* 函数 */
void setupMesh()
{
glGenVertexArrays(1, &VAO);
glGenBuffers(1, &VBO);
glGenBuffers(1, &EBO); glBindVertexArray(VAO);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO); glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, vertices.size() * sizeof(Vertex), &vertices[0], GL_STATIC_DRAW); glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, EBO);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indices.size() * sizeof(unsigned int),
&indices[0], GL_STATIC_DRAW); // 顶点位置
glEnableVertexAttribArray(0);
glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void*)0);
// 顶点法线
glEnableVertexAttribArray(1);
glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void*)offsetof(Vertex, Normal));
// 顶点纹理坐标
glEnableVertexAttribArray(2);
glVertexAttribPointer(2, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void*)offsetof(Vertex, TexCoords)); glBindVertexArray(0);
}
}; #endif

着色器shader.hpp

#ifndef SHADER_HPP
#define SHADER_HPP #include <glad/glad.h>
#include <glm/glm.hpp> #include <string>
#include <fstream>
#include <sstream>
#include <iostream> class Shader
{
public:
unsigned int ID;
// constructor generates the shader on the fly
// ------------------------------------------------------------------------
Shader(const char* vertexPath, const char* fragmentPath)
{
// 1. retrieve the vertex/fragment source code from filePath
std::string vertexCode;
std::string fragmentCode;
std::ifstream vShaderFile;
std::ifstream fShaderFile;
// ensure ifstream objects can throw exceptions:
vShaderFile.exceptions (std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);
fShaderFile.exceptions (std::ifstream::failbit | std::ifstream::badbit);
try
{
// open files
vShaderFile.open(vertexPath);
fShaderFile.open(fragmentPath);
std::stringstream vShaderStream, fShaderStream;
// read file's buffer contents into streams
vShaderStream << vShaderFile.rdbuf();
fShaderStream << fShaderFile.rdbuf();
// close file handlers
vShaderFile.close();
fShaderFile.close();
// convert stream into string
vertexCode = vShaderStream.str();
fragmentCode = fShaderStream.str();
}
catch (std::ifstream::failure& e)
{
std::cout << "ERROR::SHADER::FILE_NOT_SUCCESFULLY_READ: " << e.what() << std::endl;
}
const char* vShaderCode = vertexCode.c_str();
const char * fShaderCode = fragmentCode.c_str();
// 2. compile shaders
unsigned int vertex, fragment;
// vertex shader
vertex = glCreateShader(GL_VERTEX_SHADER);
glShaderSource(vertex, 1, &vShaderCode, NULL);
glCompileShader(vertex);
checkCompileErrors(vertex, "VERTEX");
// fragment Shader
fragment = glCreateShader(GL_FRAGMENT_SHADER);
glShaderSource(fragment, 1, &fShaderCode, NULL);
glCompileShader(fragment);
checkCompileErrors(fragment, "FRAGMENT");
// shader Program
ID = glCreateProgram();
glAttachShader(ID, vertex);
glAttachShader(ID, fragment);
glLinkProgram(ID);
checkCompileErrors(ID, "PROGRAM");
// delete the shaders as they're linked into our program now and no longer necessery
glDeleteShader(vertex);
glDeleteShader(fragment); }
// activate the shader
// ------------------------------------------------------------------------
void use() const
{
glUseProgram(ID);
}
// utility uniform functions
// ------------------------------------------------------------------------
void setBool(const std::string &name, bool value) const
{
glUniform1i(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), (int)value);
}
// ------------------------------------------------------------------------
void setInt(const std::string &name, int value) const
{
glUniform1i(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), value);
}
// ------------------------------------------------------------------------
void setFloat(const std::string &name, float value) const
{
glUniform1f(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), value);
}
// ------------------------------------------------------------------------
void setVec2(const std::string &name, const glm::vec2 &value) const
{
glUniform2fv(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), 1, &value[0]);
}
void setVec2(const std::string &name, float x, float y) const
{
glUniform2f(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), x, y);
}
// ------------------------------------------------------------------------
void setVec3(const std::string &name, const glm::vec3 &value) const
{
glUniform3fv(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), 1, &value[0]);
}
void setVec3(const std::string &name, float x, float y, float z) const
{
glUniform3f(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), x, y, z);
}
// ------------------------------------------------------------------------
void setVec4(const std::string &name, const glm::vec4 &value) const
{
glUniform4fv(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), 1, &value[0]);
}
void setVec4(const std::string &name, float x, float y, float z, float w) const
{
glUniform4f(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), x, y, z, w);
}
// ------------------------------------------------------------------------
void setMat2(const std::string &name, const glm::mat2 &mat) const
{
glUniformMatrix2fv(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), 1, GL_FALSE, &mat[0][0]);
}
// ------------------------------------------------------------------------
void setMat3(const std::string &name, const glm::mat3 &mat) const
{
glUniformMatrix3fv(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), 1, GL_FALSE, &mat[0][0]);
}
// ------------------------------------------------------------------------
void setMat4(const std::string &name, const glm::mat4 &mat) const
{
glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(ID, name.c_str()), 1, GL_FALSE, &mat[0][0]);
} private:
// utility function for checking shader compilation/linking errors.
// ------------------------------------------------------------------------
void checkCompileErrors(GLuint shader, std::string type)
{
GLint success;
GLchar infoLog[1024];
if (type != "PROGRAM")
{
glGetShaderiv(shader, GL_COMPILE_STATUS, &success);
if (!success)
{
glGetShaderInfoLog(shader, 1024, NULL, infoLog);
std::cout << "ERROR::SHADER_COMPILATION_ERROR of type: " << type << "\n" << infoLog << "\n -- --------------------------------------------------- -- " << std::endl;
}
}
else
{
glGetProgramiv(shader, GL_LINK_STATUS, &success);
if (!success)
{
glGetProgramInfoLog(shader, 1024, NULL, infoLog);
std::cout << "ERROR::PROGRAM_LINKING_ERROR of type: " << type << "\n" << infoLog << "\n -- --------------------------------------------------- -- " << std::endl;
}
}
}
};
#endif

6. 参考资料

[1]Assimp - LearnOpenGL CN (learnopengl-cn.github.io)

[2]网格 - LearnOpenGL CN (learnopengl-cn.github.io)

[3]assimp/Build.md at master · assimp/assimp (github.com)

基于C++的OpenGL 13 之Mesh的更多相关文章

  1. 基于Cocos2d-x学习OpenGL ES 2.0之多纹理

    没想到原文出了那么多错别字,实在对不起观众了.介绍opengl es 2.0的不多.相信介绍基于Cocos2d-x学习OpenGL ES 2.0之多纹理的,我是独此一家吧.~~ 子龙山人出了一个系列: ...

  2. 基于Cocos2d-x学习OpenGL ES 2.0系列——纹理贴图(6)

    在上一篇文章中,我们介绍了如何绘制一个立方体,里面涉及的知识点有VBO(Vertex Buffer Object).IBO(Index Buffer Object)和MVP(Modile-View-P ...

  3. 基于Cocos2d-x学习OpenGL ES 2.0系列——使用VBO索引(4)

    在上一篇文章中,我们介绍了uniform和模型-视图-投影变换,相信大家对于OpenGL ES 2.0应该有一点感觉了.在这篇文章中,我们不再画三角形了,改为画四边形.下篇教程,我们就可以画立方体了, ...

  4. 1、基于MFC的OpenGL程序

    首先,使用的库是GLUT以及GLAUX,先下载两者,添加查找路径以及链接   一.单文本文件   工程openGLMFC 1.创建单文本文件   2.添加路径.链接 方法如之前篇章所示, 链接库为op ...

  5. 【游戏开发】基于VS2017的OpenGL开发环境搭建

    一.简介 最近,马三买了两本有关于“计算机图形学”的书籍,准备在工作之余鼓捣鼓捣图形学和OpenGL编程,提升自己的价值(奔着学完能涨一波工资去的).俗话说得好,“工欲善其事,必先利其器”.想学习图形 ...

  6. 基于MFC的OpenGL程序<转>

    原贴地址:https://www.cnblogs.com/pinking/p/6180225.html 首先,使用的库是GLUT以及GLAUX,先下载两者,添加查找路径以及链接   一.单文本文件   ...

  7. 基于Cocos2d-x学习OpenGL ES 2.0系列——OpenGL ES渲染之Shader准备(7)

    Cocos2d-x底层图形绘制是使用OpenGL ES协议的.OpenGL ES是什么呢? OpenGL ES(OpenGl for Embedded System)是OpenGL三维图形API的子集 ...

  8. 基于Cocos2d-x学习OpenGL ES 2.0系列——你的第一个立方体(5)

    在上篇文章中,我们介绍了VBO索引的使用,使用VBO索引可以有效地减少顶点个数,优化内存,提高程序效率. 本教程将带领大家一起走进3D--绘制一个立方体.其实画立方体本质上和画三角形没什么区别,所有的 ...

  9. 基于对话框的Opengl框架

    转自:http://blog.csdn.net/longxiaoshi/article/details/8238933 12-11-29 14:55 1198人阅读 评论(6) 收藏 举报  分类: ...

  10. 基于事件驱动机制,在Service Mesh中进行消息传递的探讨

    翻译 | 宋松 原文 | https://www.infoq.com/articles/service-mesh-event-driven-messaging 关键点 当前流行的Service Mes ...

随机推荐

  1. 为什么推荐Kestrel作为网络开发框架

    为什么推荐Kestrel 网络框架千千万万,在dotnet平台,我们可以直接手撸Socket,也可以基于dotnetty来开发,或者选择某些第三方类似于dotnetty的网络库,为何我要推荐Kestr ...

  2. 利用python数据分析

    利用python进行数据分析 本书由Python pandas项目创始人Wes McKinney亲笔撰写,详细介绍利用Python进行操作.处理.清洗和规整数据等方面的具体细节和基本要点.第2版针对P ...

  3. 使用 SmartIDE 开发golang项目

    目录 概述 架构 开发视图 快速开始 安装 SmartIDE CLI 环境 启动 创建环境 安装工具 调试 基本调试 Start 命令调试 很荣幸在去年加入到 SmartIDE 产品组,从事开发工作, ...

  4. ClickHouse入门教程

    目录 什么是ClickHouse? OLAP场景的关键特征 列式数据库更适合OLAP场景的原因 输入/输出 CPU ClickHouse的特性 真正的列式数据库管理系统 数据压缩 数据的磁盘存储 多核 ...

  5. JavaScript:箭头函数:省略写法

    之所以把箭头函数拎出来,是因为它不仅仅是声明函数的一种方式,它还是函数式编程的重要根基,它使得函数的使用更加的灵活,同时,它的语法,也相对于function声明的函数更加灵活和复杂. 箭头函数的省略写 ...

  6. [深度学习] tf.keras入门1-基本函数介绍

    目录 构建一个简单的模型 序贯(Sequential)模型 网络层的构造 模型训练和参数评价 模型训练 模型的训练 tf.data的数据集 模型评估和预测 基本模型的建立 网络层模型 模型子类函数构建 ...

  7. 迁移学习(DANN)《Domain-Adversarial Training of Neural Networks》

    论文信息 论文标题:Domain-Adversarial Training of Neural Networks论文作者:Yaroslav Ganin, Evgeniya Ustinova, Hana ...

  8. DVWA靶场实战(一)——Brute Force

    DVWA靶场实战(一) 一.Brute Force: 1.漏洞原理: Brute Force是暴力破解的意思,大致原理就是利用穷举法,穷举出所有可能的密码. 2.攻击方法: Burpsuite中的In ...

  9. 从0开始学Java 第一期 开发前的准备

    Java 学习(一) - 开发前的准备 前言 由于一些项目上的需要,我得学习一下 Java 这门语言(主要是想写Android),本人并非0基础,至少在上个学期学习了一门必修的程序设计(C语言),所以 ...

  10. Flutter2.X学习之路--调试页面布局好用的办法

    Flutter里有个很好用的东西,可以方便我们来进行页面组件的布局调试,话不多说,上代码 1.找到main.dart引入rendering.dart import 'package:flutter/r ...