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最新推荐文章于 2025-09-20 16:45:36 发布

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Assimp

使用 Assimp 导入不同文件格式的模型文件

当使用 Assimp 导入一个模型的时候，它通常会将整个模型加载进一个场景(Scene)对象，它会包含导入的模型/场景中的所有数据。Assimp 会将场景载入为一系列的节点(Node)，每个节点包含了场景对象中所储存数据的索引，每个节点都可以有任意数量的子节点。Assimp 数据结构的（简化）模型如下：

和材质和网格(Mesh)一样，所有的场景/模型数据都包含在Scene对象中。Scene对象也包含了场景根节点的引用。
场景的Root node（根节点）可能包含子节点（和其它的节点一样），它会有一系列指向场景对象中mMeshes数组中储存的网格数据的索引。Scene下的mMeshes数组储存了真正的Mesh对象，节点中的mMeshes数组保存的只是场景中网格数组的索引。
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、法向量、纹理坐标、面(Face)和物体的材质。
一个网格包含了多个面。Face代表的是物体的渲染图元(Primitive)（三角形、方形、点）。一个面包含了组成图元的顶点的索引。由于顶点和索引是分开的，使用一个索引缓冲来渲染是非常简单的（见你好，三角形）。
最后，一个网格也包含了一个Material对象，它包含了一些函数能让我们获取物体的材质属性，比如说颜色和纹理贴图（比如漫反射和镜面光贴图）。

所以，我们需要做的第一件事是将一个物体加载到Scene对象中，遍历节点，获取对应的Mesh对象（我们需要递归搜索每个节点的子节点），并处理每个Mesh对象来获取顶点数据、索引以及它的材质属性。最终的结果是一系列的网格数据，我们会将它们包含在一个Model对象中。

为什么会分成多个节点，我猜是因为当使用建模工具对物体建模的时候，艺术家通常不会用单个形状创建出整个模型。通常每个模型都由几个子模型/形状组合而成。组合模型的每个单独的形状就叫做一个网格(Mesh)。比如说有一个人形的角色：艺术家通常会将头部、四肢、衣服、武器建模为分开的组件，并将这些网格组合而成的结果表现为最终的模型。一个网格是我们在OpenGL中绘制物体所需的最小单位（顶点数据、索引和材质属性）。一个模型（通常）会包括多个网格。

我用 cmake 编译了 assimp，然后用 vs 生成了解决方案，可以得到 lib 和 dll

https://github.com/michaelg29/yt-tutorials/blob/master/CPP/OpenGL/install.md

但是我看 glfw 就没有生成 dll，我不知道为什么

网格

一个网格应该至少需要一系列的顶点，每个顶点包含一个位置向量、一个法向量和一个纹理坐标向量。一个网格还应该包含用于索引绘制的索引以及纹理形式的材质数据（漫反射/镜面光贴图）。

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

纹理数据：

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

这里储存了纹理的 id 以及它的类型，比如是漫反射贴图或者是镜面光贴图。

然后可以创建网格类

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();
};

构造函数很简单：

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

    setupMesh();
}

setupMesh() 函数中使用 opengl 的函数，创建并配置 VAO,VBO,EBO，配置完毕后解绑

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);
}

这段代码中涉及内存的讲解如下：

C++ 结构体的内存布局是连续的

由于有了这个有用的特性，我们能够直接传入一大列的 Vertex 结构体的指针作为缓冲的数据，它们将会完美地转换为 glBufferData 所能用的参数：

所以代码中可以直接用 vertices.size() 去乘 sizeof(Vertex)，然后只传 &vertices[0]，因为 vector 内部也是连续的

glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, vertices.size() * sizeof(Vertex), &vertices[0], GL_STATIC_DRAW);

结构体的另外一个很好的用途是它的预处理指令offsetof(s, m)，它的第一个参数是一个结构体，第二个参数是这个结构体中变量的名字。这个宏会返回那个变量距结构体头部的字节偏移量(Byte Offset)。这正好可以用在定义glVertexAttribPointer函数中的偏移参数：

glVertexAttribPointer(1, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), (void*)offsetof(Vertex, Normal));

偏移量现在是使用offsetof来定义了，在这里它会将法向量的字节偏移量设置为结构体中法向量的偏移量，也就是3个float，即12字节。注意，我们同样将步长参数设置为了Vertex结构体的大小。

使用这样的一个结构体不仅能够提供可读性更高的代码，也允许我们很容易地拓展这个结构。如果我们希望添加另一个顶点属性，我们只需要将它添加到结构体中就可以了。由于它的灵活性，渲染的代码不会被破坏。

渲染

有多个纹理

需要通过着色程序的 setInt 来设置

但是对着色程序的 uniform 参数赋值，还需要知道这个 uniform 参数的名字

所以我们需要知道 uniform sampler2D 的命名规则

最简单的就是 1 2 3 4 这样排下去

uniform sampler2D texture_diffuse1;
uniform sampler2D texture_diffuse2;
uniform sampler2D texture_diffuse3;
uniform sampler2D texture_specular1;
uniform sampler2D texture_specular2;

渲染代码：

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);
}

模型

现在是时候接触Assimp并创建实际的加载和转换代码了。这个教程的目标是创建另一个类来完整地表示一个模型，或者说是包含多个网格，甚至是多个物体的模型。一个包含木制阳台、塔楼、甚至游泳池的房子可能仍会被加载为一个模型。我们会使用Assimp来加载模型，并将它转换(Translate)至多个在上一节中创建的Mesh对象。

事不宜迟，我会先把Model类的结构给你：

class Model 
{
    public:
        /*  函数   */
        Model(char *path)
        {
            loadModel(path);
        }
        void Draw(Shader shader);   
    private:
        /*  模型数据  */
        vector<Mesh> meshes;
        string directory;
        /*  函数   */
        void loadModel(string path);
        void processNode(aiNode *node, const aiScene *scene);
        Mesh processMesh(aiMesh *mesh, const aiScene *scene);
        vector<Texture> loadMaterialTextures(aiMaterial *mat, aiTextureType type, 
                                             string typeName);
};

Model类包含了一个Mesh对象的vector（译注：这里指的是C++中的vector模板类，之后遇到均不译），构造器需要我们给它一个文件路径。在构造器中，它会直接通过loadModel来加载文件。私有函数将会处理Assimp导入过程中的一部分，我们很快就会介绍它们。我们还将储存文件路径的目录，在之后加载纹理的时候还会用到它。

Draw函数没有什么特别之处，基本上就是遍历了所有网格，并调用它们各自的Draw函数。

void Draw(Shader shader)
{
    for(unsigned int i = 0; i < meshes.size(); i++)
        meshes[i].Draw(shader);
}

之后导入模型的那个 model 类，唉……也都看原教程吧

都很必须，原文只能复制粘贴了

要注意的就是，原来的 mesh 是有父子关系的，经过这个读取之后 mesh 存在一个 vector 里面，没有父子关系了；还有纹理的读取，是取模型文件所在的目录为根目录，使用 assimp 的函数得到的相对路径，所以如果原模型文件里面的路径是绝对路径，就会出错。解决方法是可以在代码中判断这个是否是绝对路径，也可以直接更改模型文件（如果可以的话）

还有一点优化就是在加载纹理的时候先判断纹理是否已经被加载