加载FBX模型文件

深入理解加载FBX模型文件

每个模型文件都有自己的格式，有自研引擎的模型格式，有AutoDesk提供的模型文件格式，比如FBX模型文件，因为Unity与UE4引擎的使用而备受关注，FBX文件是AutoDesk提供的SDK，已经封装好了，我们并不能查看到其内部结构。网上也有很多关于这方面的文章，但是都没有真正解释FBX文件的内部结构，以及自己如何封装程序加载FBX模型文件。本篇博客就教给读者这两方面的知识，这样更有助于读者理解FBX文件，从而可以将FBX的加载代码移植到自己的引擎中或者自己的SDK中，当然也有助于理解Unity和UE4引擎中使用的FBX模型文件，下面我们先介绍FBX文件内部结构。

FBX文件内部结构

我们要加载模型文件，必须要清楚模型文件的内部结构，否则我们无法写程序加载模型文件，FBX模型文件是一种二进制文件，我们打开只能看到一些局部信息，无法知道它真正的内部结构，也有的文件提供了模型文件的内部结构比如OBJ文件，OBJ文件是无法导出骨骼动画的，只能是静态的，但是它文件的内部结构是可以参考的，所有模型格式的文件内部结构有自己的共性，比如模型信息：模型面数，三角形数，顶点坐标，骨骼动画信息，模型版本号信息等等，这些信息每个模型文件都会有的。 
接下来我们分析FBX文件的内部结构，我们先打开FBX模型的二进制文件： 

这个是我们的FBX文件模型，虽然它是二进制的，但是我们从二进制模型文件信息中还是可以看到一点端倪的，比如FBXVersion 版本号，NodeAttributeL结点属性，ObjectTypeS 对象类型，RotationPivotS旋转信息，ScalingOffsetS缩放偏移等等，相信读者看起来还是比较费劲的。 
下面先看看我们已经实现的FBX文件内部结构，如下图所示： 

 
上图显示的是我们带有动作的FBX模型文件内部结构，node attribute， animation curve node，body，skin等等，这些我们需要通过代码实现，我们使用的是C++语言，下面我们把FBX模型文件中的重要内容给读者展示如下： 

 
上图是FBX文件的核心内容的标识，在具体实现时，我们可通过枚举表示，代码定义如下所示：

    enum class Type
    {
        ROOT,
        GEOMETRY,
        MATERIAL,
        MESH,
        TEXTURE,
        LIMB_NODE,
        NULL_NODE,
        NODE_ATTRIBUTE,
        CLUSTER,
        SKIN,
        ANIMATION_STACK,
        ANIMATION_LAYER,
        ANIMATION_CURVE,
        ANIMATION_CURVE_NODE
    };


下面我们告诉读者如何加载FBX模型文件，该模块也可以移植到自己的引擎或者SDK中，作者自己写的引擎使用的也是FBX SDK，用的也是本博客实现的接口模块。

加载FBX模型文件

我们先从加载FBX模型文件开始，加载模型文件的实现内容如下所示：

    FILE* fp = fopen("c.fbx", "rb");
    if (!fp) return false;

    fseek(fp, 0, SEEK_END);
    long file_size = ftell(fp);
    fseek(fp, 0, SEEK_SET);
    auto* content = new ofbx::u8[file_size];
    fread(content, 1, file_size, fp);
    g_scene = ofbx::load((ofbx::u8*)content, file_size);

看着是不是眼熟，上面的代码我们经常用于读取二进制文件，在这段代码中最为关键的函数是load加载FBX模型文件，下面实现load函数，如下所示：

IScene* load(const u8* data, int size)
{
    std::unique_ptr<Scene> scene = std::make_unique<Scene>();
    scene->m_data.resize(size);
    memcpy(&scene->m_data[0], data, size);
    OptionalError<Element*> root = tokenize(&scene->m_data[0], size);
    if (root.isError())
    {
        Error::s_message = "";
        root = tokenizeText(&scene->m_data[0], size);
        if (root.isError()) return nullptr;
    }

    scene->m_root_element = root.getValue();
    assert(scene->m_root_element);

    if(!parseConnections(*root.getValue(), scene.get())) return nullptr;
    if(!parseTakes(scene.get())) return nullptr;
    if(!parseObjects(*root.getValue(), scene.get())) return nullptr;
    parseGlobalSettings(*root.getValue(), scene.get());

    return scene.release();
}

在load函数中，首先判断加载的文件是不是fbx文件，如果是再执行下面的操作，parseConnections和parseTakes也是针对FBX文件的验证信息，它们验证的信息，我们通过代码已经将其实现出来了，截图如下所示：