继续上篇的内容，根据OBJ文件格式载入模型，并利用OpenGL的Indexed VBO技术进行渲染。本文所在的载入类ZWModelOBJ，如果阁下发现有什么BUG或者有什么好的建议，请多指教。作者地址是——http://www.ZwqXin.com

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2. OBJ，从读入到渲染

对一个模型来说，初始化的时候调用导入函数进行“读入”，渲染时调用渲染函数进行渲染，这是最基本的步骤了：

//导入模型bool ImportModel(wchar_t *strFileName);//渲染模型void RenderModel();

其中，导入函数读入obj文件，然后开始存取数据：

ImportModel函数part1bool ZWModelOBJ::ImportModel(wchar_t *strFileName, GLuint usage){	..............	// 打开文件	_wfopen_s(&m_FilePointer, szPathFileName, L"rb");	...............	// 读入文件信息	ProcessFileInfo(&m_Model3DS);	m_Model3DS.bIsTextured = true;	// 关闭打开的文件	fclose(m_FilePointer);       ....................

在上篇[OBJ模型文件的结构、导入与渲染Ⅰ]末尾放出的对象数据的导入结构体如下：

// 对象信息结构体 typedef struct tag3DObject  {     int                         nMaterialID;       // 纹理ID     bool                        bHasTexture;       // 是否具有纹理映射     bool                        bHasNormal;        // 是否具有法线     std::vector<Vector3>        PosVerts;          // 对象的顶点     std::vector<Vector3>        Normals;           // 对象的法向量     std::vector<TexCoord>       Texcoords;         // 纹理UV坐标     std::vector<unsigned short> Indexes;           // 对象的顶点索引     unsigned int                nNumIndexes;       // 索引数目     GLuint                      nPosVBO;     GLuint                      nNormVBO;     GLuint                      nTexcoordVBO;     GLuint                      nIndexVBO; }t3DObject;

很明显地，对于模型里面的每一个网格对象，分别用三个vector保存它的顶点属性：位置、法线、纹理坐标（注意，如之前所述，只有位置属性是必须的），用一个vector来储存顶点索引，另加一个unsigned int来储存索引总数，另用四个unsigned int来保存vertex-VBO、normal-VBO、texcoord-VBO、Index-VBO对象。这里产生了一串问题：

1. 怎么划分这些网格对象（t3DObject）？——在obj文件里用组（g）来划分对象（另外，有时在顶点数据区头部也有一个g，不产生对象，应忽略），这固然是合情合理。但是，想想为什么我们要划分对象，而不是整个模型一次过地放入一个结构体里呢？3DS的话那是按chunk来的没什么问题，可是OBJ呢？忽略组(g)信息，把一个个面按顺序导入效果有什么不一样吗？没有——如果你没有材质信息的话。是的，导入模型之所以要区分对象（object），最主要的目的不为其他，而是应用材质的问题。想一想纹理坐标，它必定对应于某个纹理，但是一个模型很多时候都是带多张同用途的纹理的：某个部分使用这张纹理和这套纹理坐标（或者还有颜色信息、光照度等其他材质属性），另一部分使用别的纹理和纹理坐标——这些“部分”就是obj中的组(g)的概念，每个组只含一种材质。
   所以说，真正划分的依据是“材质”。如果像前文所述多个组共用一个材质的情况，我们完全可以在程序中把这些组划分为单一的网格对象（t3DObject），这样，我们应该忽略的是g标识，而根据usemtl标识来生成新的t3DObject结构。（考虑一种特别情况：想让模型支持分体。就像Ogre中的Entity概念，它包含多个SubEntity，并可以在程序中获取这个SubEntity进行特别的加工，譬如熟悉的ogre.mesh，就可以分别对模型的眼睛、牙齿、耳环、面皮肤等设置材质，甚至分体、运动——如果OBJ模型也想实现这种效果，就必须按建模软件给出的组[g]来划分对象了，同时应该保存组的名字。不过这种扩展对我自己而言应用场合很少，有需要的时候再扩展ZWModelOBJ好了。）
    
2. 顶点属性数据是全局的，每个Object怎么获取？——策略比较简单，在obj文件前半部读入这些数据的时候，存入全局的支持随机存取的容器里（3种属性都有的情况下就给3个vector容器，见清单②处）：文件后半部读入usemtl的时候生成一个新的t3DObject对象，根据usemtl的指示查找tMatInfoVec(在此之前读入mtllib标识【清单①处】的时候这个vector已经被填充好了)，把索引记入nMaterialID成员（见清单③处）；接下来会读入一串f标识的面信息（若读入f时尚无对象生成则生成一个，有些无材质模型是会这样的），根据其格式判断该对象是否包含纹理坐标和法线信息，并根据索引查找前面保存了顶点数据的容器（要注意的是这些索引时从1开始的，所以容器里对应元素的的下标应该是此索引减1后的数值）……直到下个usemtl标识（见下清单的④处）。

//读数据void ZWModelOBJ::ProcessFileInfo(t3DModel *pModel){	char strBuff[MAX_LINE]	= {0};	char chKeyword          = 0;	while(EOF != fscanf_s(m_FilePointer, "%s", strBuff, MAX_LINE))	{		// 获得obj文件中的当前行的第一个字符		chKeyword = strBuff[0];		switch(chKeyword)		{		case 'm':     //判断读入mtllib, 指示材质库文件 【①】			{				if(0 == strcmp(strBuff, "mtllib"))				{					wchar_t wszPath[MAX_PATH]  = {0};					if(m_szResourceDirectory)					{						wcscpy_s(wszPath, sizeof(wszPath) / sizeof(wchar_t), m_szResourceDirectory);					}					size_t nCurPathLen = wcslen(wszPath);					fscanf_s(m_FilePointer, "%s", strBuff, MAX_LINE);					memset(&wszPath[nCurPathLen], 0, (MAX_PATH - nCurPathLen) * sizeof(wchar_t));					MultiByteToWideChar(CP_ACP, 0, strBuff, -1, &wszPath[nCurPathLen], (MAX_PATH - nCurPathLen));					ProcessMtlFileInfo(pModel, wszPath);				}				fgets(strBuff, MAX_LINE, m_FilePointer);			}			break;		case 'u':     //判断读入usemtl, 指示新的对象(可能包含多个组g), 指示材质 【③ 】			{				if(0 == strcmp(strBuff, "usemtl"))				{					t3DObject newObject = {0};					newObject.bHasTexture  = false;					newObject.bHasNormal   = false;					fscanf_s(m_FilePointer, "%s", strBuff, MAX_LINE);					newObject.nMaterialID = FindMtlID(pModel, strBuff);					pModel->t3DObjVec.push_back(newObject);					++m_nCurObjectCount;				}				fgets(strBuff, MAX_LINE, m_FilePointer);			}			break;		case 'v':      // 读入的是'v' (后续的数据可能是顶点/法向量/纹理坐标)【②】			{				// 读入点的信息 - 顶点 ("v")、法向量 ("vn")、纹理坐标 ("vt")				ProcessVertexInfo(strBuff[1]);			}			break;		case 'f':      // 读入的是'f'(面的信息)  【④】			{				if(0 == m_nCurObjectCount) //创建一个无材质物件				{					t3DObject newObject = {0};					pModel->t3DObjVec.push_back(newObject);					++m_nCurObjectCount;				}				ProcessFaceInfo(pModel);			}			break;		default:			// 略过该行的内容			fgets(strBuff, MAX_LINE, m_FilePointer);			break;		}	}}

1.  怎么根据f标识数据的格式判断该对象是否具有纹理坐标、法线信息？——这是些读文件技巧了，关键是知道一个顶点的属性格式有4种：%d、%d/%d、%d//%d、%d/%d/%d，分别表示只有位置数据、只有位置和纹理坐标数据、只有位置和法线数据、3种数据都有。有时候（很少）会遇到有些顶点是一种格式，有些顶点是别的格式的情况，按数据最多的格式为主来设置对象（t3DObject）的bHasTexture和bHasNormal标签。
    
2. 怎么储存对象的索引？——这应该是最重要的一点。要考虑渲染的方法。如果用传统的打点方式（glVertex）来渲染的话，模型数据结构没那么麻烦，只需要一个索引数组去获取在清单②中储存到全局容器里的数据就够了。但是，毕竟为了效率，我们要摒弃这种落后于时代的方法。用VBO【学一学，VBO】首先有两个必须考虑的要点：1）一份VBO（包括各顶点属性VBO）应该只对应一份材质，这点在上面已经考虑到了，所以一份VBO也对应一份网格对象（t3DObject），至少在这里这点是必须的；2）一份VBO里的各顶点属性VBO（不包括索引VBO）的大小应该一致。当使用索引VBO的时候每个索引在各属性VBO里必须有有效值。

我说的所谓OBJ格式重储存不重读写的原因也正在此。全局容器里可能有300组位置信息，250组纹理坐标信息，100组法线信息，本身就不会相等。OBJ格式文件通过面索引去取值，这样就可以避免相同数据的重复储存，提高了储存效率（但是导出数据文件的时候就必定会要花费更多）。另一方面，这种索引是全局的，这就不为VBO所容（一份VBO对应一份Object，是局部的），所以顶点属性数据应该转换为局部储存（t3DObject里的vector），索引也应该转化为局部的数值。这种转换导致了模型读入过程的花费。

1. 非三角面的面片怎么读取？——划分成三角面片咯，譬如f标识读到第4个顶点属性索引组的时候，就把第1、3、4个属性索引组作为一个新面（不该花CPU时间去考虑可能的共线问题）。因为我们的Indexed VBO用顺序的索引来构成GL_TRIANGLES，所以不需另外保存面的信息。

上面的代码展示其中一种格式的面片读入。判断格式后，不断读入该行的索引组，若超过3个，则按上所述增加面片。对每个索引组，在t3DObject的容器中顺序push入全局容器中对应的实体数据，index-vector则插入当前顶点所在容器的索引（假如该数据重复出现则只插入对应索引）。假如缺少法线则插入单位正Y法线，毕竟要考虑一些索引组有法线一些没有的情况（纹理坐标同理，用空坐标）。也许你会问是否不用索引VBO，把顶点属性一一保存，最后单纯使用glDrawArray渲染一般的VBO如何，那你是太小看数据重复（共顶点的面）的厉害了，现在700多的顶点位置数据，就有机会提供给5000多个索引……

对于数据重复的判断，就需要在当前Object的数据堆里进行查找。这里我额外使用一个map（m_VObjectIndexMap）来储存顶点的索引，并以点的顶点属性为这些索引的“索引（键值）”（定义一个顶点属性结构体tVertInfo，并重载<操作符使之能够排序）。STL的map内部数据存放方式是类似AVL的红黑查找树，对于字典式查找效率比遍历vector的STL函数find要高效许多，但这样做相比下会在导入期产生一个颇大的map，内存紧张则宜改为单用vector（顶点位置）为键（因为对大部分正常的模型这样就足够了，对一些纹理相邻的模型则加上纹理坐标，因为事实上这两者相等但法线不等的情况真是有点猎奇）。注意生成新的网格对象t3DObject时清空这个map，导入完成后也清空之。

好了，现在数据读完，ImportModel函数的下一个任务就是生成VBO。在此之前可以清除掉全局的顶点属性容器内数据，在此之后可以清除各个Object里面的（局部）容器数据。因为glDrawElement需要索引数量为参数，因此清除前把该值保存到t3DObject结构的nNumIndexes里就可以了，glBufferData已经把数据传输给VBO了（GPU）。CPU这里留下VBO的ID够了~~

1. //ImportModel函数part2
2. bool ZWModelOBJ::ImportModel(wchar_t *strFileName, GLuint usage)
3. {
4.     ........
5.  
6.        //清除全局顶点属性数据
7.     m_VPositionVec.clear();
8.     m_VNormalVec.clear();
9.     m_VTexcoordVec.clear();
10.   m_VObjectIndexMap.clear();
11.  
12.     //绑定VBO
13.     for(unsigned int i = 0; i < m_ModelOBJ.t3DObjVec.size(); i++) 
14.     {
15.         if(!m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].PosVerts.empty())
16.         {
17.             glGenBuffers(1, &m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].nPosVBO);
18.             glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].nPosVBO);
19.             glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].PosVerts.size() * sizeof(Vector3), 
20.                 (GLvoid*)&m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].PosVerts[0], usage);
21.         }
22.  
23.         if(!m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].bHasNormal)
24.         {
25.             // 计算顶点的法向量
26.             ComputeNormals(&m_ModelOBJ.t3DObjVec[i]);
27.  
28.             m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].bHasNormal = true;
29.         }
30.  
31.         if(!m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].Normals.empty())
32.         {
33.             //normal -VBO
34.         }
35.  
36.         if(m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].bHasTexture && !m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].Texcoords.empty())
37.         {
38.             //Texcoord VBO
39.         }
40.  
41.         if(!m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].Indexes.empty())
42.         {
43.             glGenBuffers(1, &m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].nIndexVBO);
44.             glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].nIndexVBO);
45.             glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].Indexes.size() * sizeof(unsigned short), 
46.                 (GLvoid*)&m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].Indexes[0], usage);
47.  
48.             m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].nNumIndexes = m_ModelOBJ.t3DObjVec[i].Indexes.size();
49.         }
50.     }
51.     CleanImportedData();
52.  
53.     return true;
54. }

vector是顺序储存的，所以获得数据区指针用&vec[0]就可以了（不要用迭代器）。如果没有法线数据就自己计算一下好了。记住纹理坐标数据如果没有的话可以不生成该VBO，但这时渲染的时候千万别启用(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY)，不然坐等崩溃。

ZWModelOBJbyZwqXin.rar

渲染函数RenderModel()就8贴出来了，我在[学一学，VBO] [索引顶点的VBO与多重纹理下的VBO]里说得很清楚了。最后给出整个导入类ZWModelOBJ的代码，有些API和使用法会在下篇文章一起讲。本文可能日后会被转帖，再说在下的博客：http://www.ZwqXin.com，还是开头那句话：如果阁下发现有什么BUG或者有什么好的建议，请多指出，请多指教。

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