OpenGL渲染obj文件

发表于

obj是常见的3D模型文件格式，如何使用OpenGL读取obj文件并渲染出来呢？

工具

  • CodeBlocks
  • GLUT

CodeBlocks中使用GLUT

这是一个新手常见的问题，首先你需要去网上下载一个glut包，然后将解压后的文件按照下面的步骤配置：
32 位系统：

  • 拷贝glut32.dll 到c:\windows\system
  • 拷贝glut32.lib到c:\program files\mingw\lib
  • 拷贝glut.h 到c:\program files\mingw\include\GL

64位系统：

  • 拷贝glut.dll 到c:\windows\SysWOW64
  • 拷贝glut.lib到c:\program files\mingw\lib
  • 拷贝glut.h 到c:\program files\mingw\include\GL

很多时候，虽然我是64位系统，但是还需要把32位系统的也配置一遍，也许是因为我的CodeBlocks是32位的…

配置完成后，打开CodeBlocks新建一个项目，项目类型选择时，选GLUT project即可，创建完成后，直接编译运行。如果报下面这个错： 

undefined reference to _imp__glViewport

在main.cpp文件头加上这句： 

#include <windows.h>

或者下面这个； 

#define _STDCALL_SUPPORTED

如果不出意外的话，就可以运行这个demo了：
OpenGL Demo

读取obj文件

首先我们要知道obj文件格式。obj文件格式比较复杂，但是渲染出简单的物体，我们只需要知道两个：顶点v和面f。下面是teapot.obj的一部分：

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...
v -6.5 12 0
v -2.9288 12.75 -2.9288
v -4.615 12 -4.615
v 0 12.75 -4.125
v 0 12 -6.5
v 2.9288 12.75 -2.9288
v 4.615 12 -4.615
f 1 2 3
f 1 3 4
f 4 3 5
f 4 5 6
...

最简单的格式：

  • v -6.5 12 0：v开头的这一行表示一个顶点，三维坐标为(-6.5,12,0)
  • f 1 2 3：f开头的这一行表示一个面，这个面有三个顶点，这三个顶点的索引值分别为 1,2,3

索引值就是顶点在文件里的顺序，从1开始。
我们现在可以设计一个数据结构来表示obj了：

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// 几何体顶点
typedef struct Vertex
{
    float x;
    float y;
    float z;
} Vertex;
// 面(假设一个面只有三个顶点)
typedef struct Face
{
    int a;
    int b;
    int c;
}Face;
class Obj
{
    public:
        Obj(){};
        ~Obj(){};
        void addVertex(Vertex vertex);
        void addFace(Face face);
        Vertex getVertex(int index);
        Face getFace(int index);
        int getFacesNum();
    private:
        vector<Vertex> vertexs;
        vector<Face> faces;
};

逐行读取obj文件，然后根据行首的关键字，做不同的处理：

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#ifndef OBJ_READER_H
#define OBJ_READER_H
#include "obj.h"
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <sstream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;
class ObjFile
{
  public:
    ObjFile(){}
    ~ObjFile(){}
    inline bool openObjFile(const string & filename);
    inline void closeObjFile();
    inline bool readObjFile(Obj & obj, const string & filename);
    inline void parseReadingState(const string & keyWord);
    inline void dispatchReading(Obj & obj, istringstream & line);
    void readOneLine(char * buf, unsigned int bufSize);
    void processComment(istringstream & line);
    void processV(Obj & obj, istringstream & line);
    void processF(Obj & obj, istringstream & line);
  private:
    enum READ_STATE { COMMENT, V , F , NULL_LINE};
    ifstream inFile;
    READ_STATE readState;
};
inline bool ObjFile::openObjFile(const string & filename)
{
	inFile.open(filename.c_str());
	if(!inFile)  // fail to open
		return false;
	else
		return true;
}
inline bool ObjFile::readObjFile(Obj & obj, const string & filename)
{
    if (!openObjFile(filename))             // open error
        return false;
	unsigned int bufSize = 1024;
	char * buf = new char [bufSize];
	string keyWord;
	while(!inFile.eof())
	{
		readOneLine(buf, bufSize);
		istringstream line(buf);
		keyWord.clear();
		line >> keyWord;
		parseReadingState(keyWord);
		line.seekg(0, ios_base::beg);         // discarding the read keyWord
		line.clear();                                    
		dispatchReading(obj, line);
	}
	return true;
}
inline void ObjFile::closeObjFile()
{
	inFile.close();
}
inline void ObjFile::parseReadingState(const string & keyWord)
{
	if (keyWord == "")                       // skip null line
	{
		readState = NULL_LINE;
		return;
	}
 	else if (keyWord.c_str()[0] == '#')      // comment
	{
		readState = COMMENT;
	}
	else if (keyWord == "v")
	{
		readState = V;
	}
	else if (keyWord == "f")
	{
		readState = F;
	}else{                          // Other lines are treated as comments
	    readState = COMMENT;
	}
}
inline void ObjFile::dispatchReading(Obj & obj, istringstream & line)
{
	switch (readState)
	{
        case COMMENT:
            processComment(line);
            break;
        case V:
            processV(obj, line);
            break;
        case F:
            processF(obj, line);
            break;
        default:
            break;
	} // end switch
}
void ObjFile::readOneLine(char * buf, unsigned int bufSize)
{
      inFile.getline(buf,bufSize);
}
void ObjFile::processComment(istringstream & line)
{
      string commentLine;
      getline(line, commentLine);
      cout << commentLine.c_str() << endl;
}
// process Vertex
void ObjFile::processV(Obj & obj, istringstream & line)
{
    string v;
    line >> v;
    float x,y,z;
    line >> x >> y >> z;
    Vertex vertex = {x,y,z};
    obj.addVertex(vertex);
}
// process Face
void ObjFile::processF(Obj & obj, istringstream & line)
{
    string f;
    int a,b,c;
    line >> f;
    line >> a >> b >> c;
    Face face = {a,b,c};
    obj.addFace(face);
}
#endif OBJ_READER_H

渲染

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static void display(void)
{
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_STENCIL_BUFFER_BIT);
    glPushMatrix();
    glTranslatef(transx, -transy, transz);
    glRotatef(roty, 1.0f, 0.0f, 0.0f);
    glRotatef(rotx, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
    int faces_count = obj.getFacesNum();
    for(int i=0; i<faces_count; i++)
    {
        Face face = obj.getFace(i);
        
        // draw wireframe
        if(is_Wireframe)
            glBegin(GL_LINE_LOOP);
        else
            glBegin(GL_TRIANGLES);
        // glColor3f(1.0f,0.0f,0.0f);
        Vertex v1 = obj.getVertex(face.a-1);
        float x1 = v1.x;
        float y1 = v1.y;
        float z1 = v1.z;
        glVertex3f(x1,y1,z1);
        Vertex v2 = obj.getVertex(face.b-1);
        float x2 = v2.x;
        float y2 = v2.y;
        float z2 = v2.z;
        glVertex3f(x2,y2,z2);
        Vertex v3 = obj.getVertex(face.c-1);
        float x3 = v3.x;
        float y3 = v3.y;
        float z3 = v3.z;
        glVertex3f(x3,y3,z3);
        glEnd();
    }
    glPopMatrix();
    glutSwapBuffers();
}

渲染结果

茶壶