绘制一个Obj模型,效果如下图所示
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这里给模型加载顶点和纹理的信息,加上环境光、漫反射和镜面反射,这里我用的是一个方向光。
并且让模型每一帧旋转一个角度达到动态旋转的效果。
1、Obj模型基本内容及加载
v 表示顶点数据
vt 表示纹理数据
vn 表示法线数据
f 表示一个面的顶点数据的Index
这里我是直接解析的模型,代码如下所示:
objmode.h
#ifndef OBJMODE_H #define OBJMODE_H #include#include #include #include #include #include struct VertexData { float postion[3]; float texcoord[2]; float normal[3]; }; struct VertexPos { float postion[3]; }; struct VertexTex { float coord[2]; }; struct VertexNor { float normal[3]; }; struct VertexIndex { int posIndex; int coordIndex; int normalIndex; }; class ObjMode : QObject { public: ObjMode(); ~ObjMode(); bool loadObjModel(QString nFileStr, QVector&nVertextData, QVector&index); private: QVectorm_VertexInfo; QVectorm_TextureInfo; QVectorm_NormalInfo; QVectorm_VertexIndex; QVectorm_FaceIndex; }; #endif // OBJMODE_H
其中loadObjModel()函数就是加载模型的函数,输入为文件路径,会返回顶点的数据内容和每个面的三角形对应的顶点的索引。
函数实现如下所示:
bool ObjMode::loadObjModel(QString nFileStr, QVector&nVertextData, \ QVector &index) { QFile nObjFile(nFileStr); if (!nObjFile.exists()) return false; if (!nObjFile.open(QFile::ReadOnly)) return false; nVertextData.clear(); index.clear(); m_TextureInfo.clear(); m_NormalInfo.clear(); m_VertexInfo.clear(); m_VertexIndex.clear(); m_FaceIndex.clear(); QTextStream nTextStream(&nObjFile); for (;!nTextStream.atEnd();) { QString nLineString = nTextStream.readLine(); QByteArray nData = nLineString.toLocal8Bit(); if (nData.length() <= 2) continue; if (nData.at(0) == 'v') { QStringList nStrList = nLineString.split(" "); if (nData[1] == 't') { if (nStrList.count() <= 0 || nStrList.at(0) != "vt") continue; VertexTex nTexture; for (int i=1; i 2、创建纹理
GLuint OpenGLOperate::createTexture(QString nFile) { GLuint textureId = 0; QFile file(nFile); if (!file.exists()) return 0; QImage p_w_picpath(nFile); QImage textureImage; int width = p_w_picpath.width(); int height = p_w_picpath.height(); textureImage = p_w_picpath.convertToFormat(QImage::Format_RGBA8888); textureImage = textureImage.mirrored(); m_OpenGLCore->glGenTextures(1, &textureId); m_OpenGLCore->glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureId); m_OpenGLCore->glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE); m_OpenGLCore->glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE); m_OpenGLCore->glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR); m_OpenGLCore->glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR); m_OpenGLCore->glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGB, width, height, 0, \ GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, textureImage.bits()); m_OpenGLCore->glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, 0); return textureId; }为Shader的纹理赋值,默认使用0号纹理单元
m_Texture = m_OpenGLOperate->createTexture(":/niutou.bmp"); OpenGLCore->glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, m_Texture); OpenGLCore->glUniform1i(m_TextureLocation, 0);3、关于环境光、漫反射及高光
环境光:在无光源下的环境的亮度;这里将环境光直接写到fragment shader中(也可以在用uniform在CPU上设置)
设置环境光的亮度及材质
// Ambient vec4 M_AmbientLightColor = vec4(0.2, 0.2, 0.2, 1.0); vec4 M_AmbientMaterial = vec4(0.2, 0.2, 0.2, 1.0); vec4 ambientColor = M_AmbientLightColor * M_AmbientMaterial;漫反射:在光的照射下物体反射的颜色,也就是物体反射的颜色
光照强度的计算:物体表面的点指向光源的向量 点乘 法线,就是发光强度。
分析:指向光源的向量与法线的夹角为0度时,反射的光线越多,发光强度越大。夹角为90度时,发光强度就为0,如果大于90度则为背光面。
// Diffuse vec3 M_LightPos = vec3(10.0, 10.0, 0.0); vec3 LightNormal = normalize(M_LightPos); // 指向光源的单位向量,方向光 vec3 NormalNormal = normalize(M_normal); // 法线的单位向量 // 点乘获取光照强度 vec4 M_DiffuseLightColor = vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0); vec4 M_DiffuseMaterial = vec4(0.9, 0.9, 0.9, 1.0); vec4 diffuseColor = M_DiffuseLightColor * M_DiffuseMaterial * max(0.0, dot(NormalNormal, LightNormal));镜面发射:高光,在金属等物体表面的光
标准phong模型 光照强度的计算:反射光线 点乘 直线眼睛的向量作为基底,然后取一个幂
分析:当反射光线与指向眼睛的向量夹角为0度时,则为最亮的部分
// 镜面反射 vec4 specularLightColor = vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0); vec4 specularMaterial = vec4(0.4, 0.4, 0.4, 1.0); vec3 reflerDir = normalize(reflect(-LightNormal, NormalNormal)); vec3 eyeDir = normalize(vec3(0.0) - M_WordPos); vec4 specularColor = specularLightColor * specularMaterial * pow(max(0.0, dot(reflerDir, eyeDir)), 180);4、法线矩阵(Normal Matrix)
当模型矩阵变换时,法线也会变,需要重新计算法线,公式为:
法线矩阵 = 模型矩阵的逆的转置
变换后的法线 = 法线矩阵 * 法线
QMatrix4x4 nMormalMat; // 法线矩阵 QMatrix4x4 nModeMat; // 模型矩阵 nModeMat.translate(0, -50, -200); if (m_Rote > 360) m_Rote = 0; else m_Rote += 1.0f; nModeMat.rotate(m_Rote, 0.0f, 1.0f, 0.0f); QMatrix4x4 nNormalMatrix = nModeMat.inverted().transposed();Vertex Shader:
attribute vec3 pos; attribute vec2 coord; attribute vec3 normal; uniform mat4 M; uniform mat4 V; uniform mat4 P; uniform mat4 NM; varying vec2 M_coord; varying vec3 M_normal; varying vec3 M_WordPos; void main() { M_coord = coord; M_WordPos = vec3(M * vec4(pos, 1.0)); M_normal = mat3(NM) * normal;// 计算法线 gl_Position = P * V * M * vec4(pos, 1.0); }Fragment Shader
uniform sampler2D U_MainTexture; varying vec2 M_coord; varying vec3 M_normal; varying vec3 M_WordPos; //uniform vec3 M_LightPos; // 平行光 //uniform vec4 M_AmbientLightColor; //uniform vec4 M_AmbientMaterial; //uniform vec4 M_DiffuseLightColor; //uniform vec4 M_DiffuseMaterial; void main() { // Ambient vec4 M_AmbientLightColor = vec4(0.2, 0.2, 0.2, 1.0); vec4 M_AmbientMaterial = vec4(0.2, 0.2, 0.2, 1.0); vec4 ambientColor = M_AmbientLightColor * M_AmbientMaterial; // Diffuse vec3 M_LightPos = vec3(10.0, 10.0, 0.0); vec3 LightNormal = normalize(M_LightPos); // 指向光源的单位向量 vec3 NormalNormal = normalize(M_normal); // 法线的单位向量 // 点乘获取光照强度 vec4 M_DiffuseLightColor = vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0); vec4 M_DiffuseMaterial = vec4(0.9, 0.9, 0.9, 1.0); vec4 diffuseColor = M_DiffuseLightColor * M_DiffuseMaterial * max(0.0, dot(NormalNormal, LightNormal)); // 镜面反射 vec4 specularLightColor = vec4(1.0, 1.0, 1.0, 1.0); vec4 specularMaterial = vec4(0.4, 0.4, 0.4, 1.0); vec3 reflerDir = normalize(reflect(-LightNormal, NormalNormal)); vec3 eyeDir = normalize(vec3(0.0) - M_WordPos); vec4 specularColor = specularLightColor * specularMaterial * pow(max(0.0, dot(reflerDir, eyeDir)), 180); gl_FragColor = ambientColor + texture2D(U_MainTexture, M_coord) * 1 + specularColor; }为了使模型看的更清楚,我没用漫反射。如果使用漫反射可以将最后一句改成:
gl_FragColor = ambientColor + texture2D(U_MainTexture, M_coord) * diffuseColor + specularColor;
当前标题:基于Qt的OpenGL可编程管线学习(2)-obj模型绘制
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