[iTyran原创]iPhone中OpenGL ES显示3DS MAX模型之二：lib3ds加载模型

[iTyran原创]iPhone中OpenGL ES显示3DS MAX模型之二：lib3ds加载模型

作者：u0u0 - iTyran

在上一节中，我们分析了OBJ格式。
OBJ格式优点是文本形式，可读性好，缺点也很明显，计算机解析文本过程会比解析二进制文件慢很多。OBJ还有个问题是各种3D建模工具导出的布局格式还不太一样，face还有多边形（超过三边形），不利于在OpenGL ES里面加载。

.3ds文件是OBJ的二进制形式，并且多很多信息。有一个C语言写的开源库可以用来加.3ds文件，这就是lib3ds。GPL的license，直接使用在商业程序里面可能不太理想。这不妨碍我们这篇文章的分析。

教程截图：

  

demo继承于我的另一篇教程：Xcode创建的默认iOS OpenGL ES 2.0 project代码分析
的OpenGLStart，去掉了GLKit着色器代码，添加lib3ds并加载显示。

工程下载地址：http://ityran.com/thread-765-1-1.html

原理
我使用Google SketchUp建了一个简单的三角锥和长方体，分别导出为triangle.3ds和square.3ds。要把模型在OpenGL ES里面显示出来，我们需要模型的两个基本信息：顶点坐标和顶点法线。
.3ds文件保存有顶点坐标，和face序列，而顶点法线需求自行计算。
lib3ds提供了接口读取顶点坐标和face序列，并提供接口计算顶点法线。
我们要做的就是把这些数据读取出来，转换成OpenGL ES接受的数据形式。

TT3ds加载类
为了方便加载模型，我lib3ds的接口封装在一个类里面。
这个类负责加载解析.3ds，并转换为OpenGL ES接受的数据。
注意：一个.3ds里面可能包含多个模型，TT3ds只能处理一个文件一个模型。

先来看TT3ds.h文件。

#import
#import 

#import "lib3ds.h"

@interface TT3ds : NSObject {
         char*name;//模型名称
       
         GLuintnvertices;//顶点数
         GLsizeiptrverticesSize;//顶点数组大小
         GLfloat*vertices;//顶点数组指针
         
         GLuintnfaces;//面数
         GLsizeiptrfacesSize;//面数据大小
         GLubyte*faces;//面数据指针
         
         //VBO相关数据定义，OpenGL ES 接受数据
         GLuintvertexArray;
         GLuintvertexArrayBuffer;
         GLuintvertexElementBuffer;
         
         GLenumerror;
}

- (id)initWithFilename:(NSString *) fileName;
- (void)bindVertexArray;
- (void)draw;

@end

三个接口，initWithFilename很显然是用来初始化的，用法如下：

testObject = [[TT3ds alloc]initWithFilename:@"triangle"];

参数是triangle而不是triangle.3ds，ofType指定了只能识别3ds文件。

NSString *dsPathname = [[NSBundle mainBundle]pathForResource:fileName ofType:@"3ds"];

后面2个接口是给OpenGL ES框架的
- (void)glkView:(GLKView *)viewdrawInRect:(CGRect)rect
调用的。

lib3ds的文档相当少，只有代码里面的自带demo可以参考一下。
整个流程为参考了3ds2obj这个demo的代码。
lib3ds_file_open返回的Lib3dsFile包含一个node系列。
查找序列里面属性为LIB3DS_NODE_MESH_INSTANCE的node，
一个LIB3DS_NODE_MESH_INSTANCE node是一个模型。
一个.3ds可包含多个模型。

parseMeshNode函数把3ds数据转换为VBO数据。
VBO数据组织如下图所示：

对于的VBO代码如下：

glGenVertexArraysOES(1, &vertexArray);
glBindVertexArrayOES(vertexArray);

glGenBuffers(1, &vertexArrayBuffer);
glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vertexArrayBuffer);
glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, verticesSize, vertices,GL_STATIC_DRAW);
glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribPosition);
glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribPosition, 3,GL_FLOAT, GL_FALSE,
                                         sizeof(GLfloat) * 3, BUFFER_OFFSET(0));
glEnableVertexAttribArray(GLKVertexAttribNormal);
glVertexAttribPointer(GLKVertexAttribNormal, 3,GL_FLOAT, GL_FALSE,
              sizeof(GLfloat)* 3, BUFFER_OFFSET(verticesSize / 2));

glGenBuffers(1, &vertexElementBuffer);
glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER,vertexElementBuffer);
glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, facesSize,faces, GL_STATIC_DRAW);

glBindVertexArrayOES(0);

bindVertexArray
在调用glDrawElements来显示模型前，我们需要告诉OpenGL使用那个数据里显示。
bindVertexArray是TT3ds的一个方法，在TTViewController.m中被调用，封装的目前是避免返回一个vertexArray指针给外部。

- (void)bindVertexArray {
         glBindVertexArrayOES(vertexArray);
}

draw
由于.3ds文件提供的是face序列，这里就需要用到glDrawElements来显示模型，而不是glDrawArrays。
我们已经将element信息通过VBO设置好，TT3ds的draw方法如下：

- (void)draw {
         glDrawElements(GL_TRIANGLES,facesSize, GL_UNSIGNED_BYTE, 0);
}

glDrawElements第4个参数设置0，而不是faces，这里涉及glDrawElements的两种用法：一种是直接在这里设置为faces指针；一种是在VBO里面提前设置好element信息，glDrawElements的时候把第4个参数设置为0。

TTViewController.m中的加载显示模型
第一步在setupGL中初始化模型

glEnable(GL_DEPTH_TEST);
testObject = [[TT3ds alloc]initWithFilename:@"triangle"];

然后修改draw相关代码，红色部分。

- (void)glkView:(GLKView *)viewdrawInRect:(CGRect)rect
{
   glClearColor(0.65f, 0.65f, 0.65f, 1.0f);
   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
   
    //glBindVertexArrayOES(_vertexArray);
    [testObject bindVertexArray];
   
    // Renderthe object again with ES2
   glUseProgram(_program);

   glUniformMatrix4fv(uniforms[UNIFORM_MODELVIEWPROJECTION_MATRIX], 1, 0,
                                                                           _modelViewProjectionMatrix.m);
   glUniformMatrix3fv(uniforms[UNIFORM_NORMAL_MATRIX], 1, 0,_normalMatrix.m);
   
    //glDrawElements(GL_TRIANGLES,sizeof(gFaces) / sizeof(GLubyte), GL_UNSIGNED_BYTE, 0);
    [testObject draw];
}

运行下工程试试吧，你将看到文章开头的截图。

结束语：
TT3ds功能并不完善，没处理多模型的情况，没优化数据，没异常处理，顶点法线的计算的正确性我不敢保证，正方体的显示颜色上有点不对。
我认为直接使用lib3ds在项目中可能不是很理想，.3ds的数据并没有优化过，太多重复点数据。最理想的方法是：居于lib3ds写一个PC端工具，转换.3ds为另一种优化好的数据格式，再把优化后的数据直接放到OpenGL里面来，这样效率高内存占用也小。