Понимание индексов нормалей с помощью Wavefront Obj
Я написал загрузчик файла C ++ Obj, который я не могу заставить работать правильно. Проблема в том, что при разборе простого файла obj, как показано ниже:
# Blender v2.62 (sub 0) OBJ File: ''
# www.blender.org
mtllib cube.mtl
o Cube
v 1.000000 -1.000000 -1.000000
v 1.000000 -1.000000 1.000000
v -1.000000 -1.000000 1.000000
v -1.000000 -1.000000 -1.000000
v 1.000000 1.000000 -0.999999
v 0.999999 1.000000 1.000001
v -1.000000 1.000000 1.000000
v -1.000000 1.000000 -1.000000
vn 0.000000 0.000000 -1.000000
vn -1.000000 -0.000000 -0.000000
vn -0.000000 -0.000000 1.000000
vn 1.000000 -0.000000 0.000000
vn 1.000000 0.000000 0.000001
vn -0.000000 1.000000 0.000000
vn 0.000000 -1.000000 0.000000
usemtl Material
s off
f 5//1 1//1 4//1
f 5//1 4//1 8//1
f 3//2 7//2 8//2
f 3//2 8//2 4//2
f 2//3 6//3 3//3
f 6//3 7//3 3//3
f 1//4 5//4 2//4
f 5//5 6//5 2//5
f 5//6 8//6 6//6
f 8//6 7//6 6//6
f 1//7 2//7 3//7
f 1//7 3//7 4//7
я не могу понять правильный способ передачи нормалей в OpenGL. Я всегда получаю такие результаты:
ObjLoader.h
#include <Eigen/Core>
class ObjLoader
{
public:
ObjLoader();
bool load(const std::string &filename);
void draw();
private:
bool loadFace(const std::string &line,int lineNumber);std::vector< Eigen::Vector3d> verticesCoord,verticesNormals;
std::vector< Eigen::Vector2d> textureCoords;
std::vector<GLuint> vertexIndices,normalIndices,textureIndices;
Eigen::Vector3d calculateNormal( const Eigen::Vector3d &coord1, const Eigen::Vector3d &coord2, const Eigen::Vector3d &coord3 );
std::string mtlFile;
unsigned int nVerticesPerFace;
};
ObjLoader.cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <sstream>
#include <Eigen/Core>
#include "ObjLoader.h"
using namespace std;
using namespace Eigen;
ObjLoader::ObjLoader()
{
}
bool ObjLoader::load(const string &filename)
{
ifstream is(filename.c_str());
if (is.is_open())
{
cerr << "File " + filename + " loaded successfully" << endl;
}
std::vector<Vector3d> temporaryNormals; // a vector to contain the normals as they are read from the obj
string line;
unsigned int lineNumber=0;
while ( getline(is,line) )
{
lineNumber++;
if ( line.empty() || line.at(0)=='#' )
continue;
if ( line.substr(0,6)=="mtllib")
{
this->mtlFile = line.substr(7,line.size()-1);
cerr << "MTLIB support file= " << mtlFile << endl;
}
stringstream stream(line);
char identifier ;
stream >> std::skipws >> identifier;
char specifier;
stream >> specifier;
if (specifier != 't' && specifier != 'n' && specifier!='p' )
{
stream.seekg(0);
specifier=0;
}
switch ( identifier )
{
case 'v': //is a vertex specification
{
switch ( specifier ) // if there is a space then is a simple vertex coordinates
{
case 0:
{
char tmp; stream >> tmp;
Eigen::Vector3d vertex(0.0,0.0,0.0);
stream >> vertex[0] >> vertex[1] >> vertex[2];
this->verticesCoord.push_back(vertex);
}
break;
case 't':
{
Eigen::Vector2d textures(0,0);
stream >> textures[0] >> textures[1];
this->textureCoords.push_back(textures);
}
break;
case 'n':
{
Eigen::Vector3d vertexNormal(0,0,0);
stream >> vertexNormal[0] >> vertexNormal[1] >> vertexNormal[2];
temporaryNormals.push_back(vertexNormal);
}
break;
}
}
break;
case 'f': // is a face specification
{
this->loadFace(line,lineNumber);
}
break;
}
}
// Rearrange the normals
verticesNormals.resize(temporaryNormals.size(),Vector3d(1,1,1));
for(unsigned int i=0;i<vertexIndices.size();i++)
{
GLuint nI = normalIndices.at(i);
GLuint vI = vertexIndices.at(i);
if(nI!=vI)
{
this->verticesNormals.at(vI) = temporaryNormals.at(nI);
std::cerr<< "Normal index doesn't match vertex index: " << vertexIndices[i] << " " << normalIndices[i] << std::endl;
}
else
{
this->verticesNormals.at(vI) = temporaryNormals.at(vI);
}
cerr << "Vertices=" << this->verticesCoord.size() << endl;
cerr << "Normals=" << this->verticesNormals.size() << endl;
cerr << "Textures=" << this->textureCoords.size() << endl;
cerr << "NVertices per face= " << this->nVerticesPerFace << endl;
cerr << "Faces= " << this->vertexIndices.size()/nVerticesPerFace << endl;
return 0;
}
}
bool BothAreSpaces(char lhs, char rhs)
{
return (lhs == rhs) && (lhs == ' ');
}
bool ObjLoader::loadFace(const string &_line, int lineNumber)
{
std::string line = _line;
std::string::iterator new_end = std::unique(line.begin(), line.end(), BothAreSpaces);
line.erase(new_end, line.end());
stringstream stream(line),countVerticesStream(line);
string val;
stream >> val;
if (val!="f")
{
string lineString= static_cast<ostringstream*>( &(ostringstream() << lineNumber) )->str();
throw std::logic_error("Error loading face at line " + lineString);
}
// Count the number of vertices per face by counting the /
int nVertices = 0;
while ( countVerticesStream.good() )
{
if (countVerticesStream.get()==' ' && countVerticesStream.good())
nVertices++;
}
if ( nVerticesPerFace !=0 && nVerticesPerFace != nVertices )
{
string lineString= static_cast<ostringstream*>( &(ostringstream() << lineNumber) )->str();
throw std::logic_error("Can't support non uniform faces definitions. You must use the same number of vertices for every faces. Check line "+lineString);
}
this->nVerticesPerFace = nVertices;
GLuint indexPosition = 0, indexTexture = 0, indexNormal = 0;
// Compute the normal
Vector3d faceVertices[nVerticesPerFace];
for ( unsigned int iFace = 0; iFace < nVerticesPerFace; iFace++ )
{
stream >> indexPosition;
faceVertices[iFace] = verticesCoord.at(indexPosition-1);
if( '/' == stream.peek() )
{
stream.ignore();
if( '/' != stream.peek() )
{
stream >> indexTexture;
}
if( '/' == stream.peek() )
{
stream.ignore();
// Optional vertex normal
stream >> indexNormal;
}
}
this->vertexIndices.push_back(indexPosition-1); // that's because Obj format starts counting from 1
this->textureIndices.push_back(indexTexture-1); // that's because Obj format starts counting from 1
this->normalIndices.push_back(indexNormal-1); // that's because Obj format starts counting from 1
}
}
void ObjLoader::draw()
{
double *pVerticesCoords = &this->verticesCoord.at(0)[0];
glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
glVertexPointer(3,GL_DOUBLE, 0,pVerticesCoords);
glDrawArrays(GL_POINTS, 0, this->verticesCoord.size());
glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
GLint coordsPerVertex=3;
GLint stride=0; // Our coords are tightly packed into their arrays so we set this to 0
//double *pVerticesCoords = &this->verticesCoord.at(0)[0];
double *pNormalCoords = &this->verticesNormals.at(0)[0];
glEnableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
glNormalPointer(GL_DOUBLE, 0, pNormalCoords); // Normal pointer to normal array
glVertexPointer(coordsPerVertex,GL_DOUBLE, stride,pVerticesCoords);
switch ( nVerticesPerFace )
{
case 3:
glDrawElements(GL_TRIANGLES, vertexIndices.size(), GL_UNSIGNED_INT, this->vertexIndices.data());
break;
case 4:
glDrawElements(GL_QUADS, vertexIndices.size(), GL_UNSIGNED_INT, this->vertexIndices.data());
break;
default:
glDrawElements(GL_POLYGON, vertexIndices.size(), GL_UNSIGNED_INT, this->vertexIndices.data());
}
glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
glDisableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
}
Как я должен реорганизовать нормали так, чтобы они отражали один и тот же порядок вершин?
Решение
Ваша проблема в структуре данных. По крайней мере, при загрузке OBJ вы должны загрузить свои лица в нечто вроде:
struct Vertex
{
unsigned int vertex;
unsigned int normal;
unsigned int texturecoord;
};
struct Face
{
// not dynamic, but you get the idea.
Vertex vertexes[N];
};
Затем, если вам нужен массив нормалей (и, возможно, текстурных кордов), который соответствует вершинам, вам нужно создать новый массив, который соответствует. Формат OBJ оптимизирован для хранения, а не для рендеринга.
Дополнительным преимуществом этого двухэтапного процесса является то, что вы можете снять ограничение на однородные грани, разбив каждый не треугольник на треугольник.
Другие решения
Я знаю, что это старый вопрос, но у меня была такая же проблема ранее сегодня, когда я создавал анализатор Obj. В моем коде было две проблемы, которые привели к освещению, очень похожему на то, что вы показали:
1- Во-первых, когда я неправильно использовал индексный номер (1,2,3, …, n), полученный из файла Obj для ссылки на нормаль в моем массиве.
2- Другая проблема заключалась в том, чтобы брать значения vt вместо значений vn.
И вот как вы передаете нормальные значения в OpenGL при использовании glBegin / glEnd:
glNormal3f(....);
glVertex3f(....);
Вы устанавливаете нормальное значение перед рисованием каждой вершины. Всякий раз, когда вы устанавливаете нормаль, будут затронуты все следующие вершины.