模型加载

OBJ 文件的结构

本文主要介绍 obj 3D 模型文件及其附属文件 mtl ，下面是 obj 模型文件的数据结构（为了方便展示部分数据被略过）。

# 3ds Max Wavefront OBJ Exporter v0.97b - (c)2019 guruware

# File Created: 25.01.2019 02:22:51

mtllib earth.mtl

v  -4.4189 340.8998 -4.2436

v  -4.4189 339.2582 -37.6576

v  -7.6941 339.2582 -37.4967

v  -10.9377 339.2582 -37.0156

v  -14.1185 339.2582 -36.2188

v  -17.2059 339.2582 -35.1141

...

# 1986 vertices

vn -0.0000 1.0000 0.0000

vn 0.0000 0.9950 -0.0995

vn -0.0098 0.9950 -0.0991

vn -0.0194 0.9950 -0.0976

vn -0.0289 0.9950 -0.0952

vn -0.0381 0.9950 -0.0920

vn -0.0469 0.9950 -0.0878

...

# 1986 vertex normals

vt 0.0000 1.0000 0.0000

vt 0.0000 0.9688 0.0000

vt 0.0156 0.9688 0.0000

vt 0.0156 1.0000 0.0000

vt 0.0313 0.9688 0.0000

vt 0.0313 1.0000 0.0000

...

# 2143 texture coords

usemtl 01___Default

s 1

f 1/1/1 2/2/2 3/3/3

f 1/4/1 3/3/3 4/5/4

f 1/6/1 4/5/4 5/7/5

f 1/8/1 5/7/5 6/9/6

f 1/10/1 6/9/6 7/11/7

...

OBJ 文件数据结构的简单说明：

# 开头的行表示注释行；

mtllib 表示指定该 OBJ 文件所使用的 mtl 文件（材质文件）；

v 开头的行表示存放的是顶点坐标，后面三个数分别表示一个顶点的（x，y，z）坐标值；

vn 开头的行表示存放的是顶点法向量，后面三个数分别表示一个顶点法向量的三维（x，y，z）分量值；

vt 开头的行表示存放的是纹理坐标，后面三个数分别表示一个纹理坐标的（s，t，p）分量值，其中 p 分量一般用于 3D 纹理；

usemtl 01___Default 表示使用指定 mtl 文件中名为 01___Default的材质；

s 1 表示开启平滑渲染；

f 开头的行表示存放的是一个三角面的信息，后面有三组数据分别表示组成三角面的三个顶点的信息，每个顶点信息的格式为：顶点位置索引/纹理坐标索引/法向量索引。

mtl 文件的结构：

# 3ds Max Wavefront OBJ Exporter v0.97b - (c)2019 guruware

# File Created: 25.01.2019 02:22:51

newmtl 01___Default

    Ns 10.0000

    Ni 1.5000

    d 1.0000

    Tr 0.0000

    Tf 1.0000 1.0000 1.0000

    illum 2

    Ka 0.0000 0.0000 0.0000

    Kd 0.0000 0.0000 0.0000

    Ks 0.0000 0.0000 0.0000

    Ke 0.0000 0.0000 0.0000

    map_Ka 4096_earth.jpg

    map_Kd 4096_earth.jpg

    map_Ke 4096_night_lights.jpg

    map_bump 4096_bump.jpg

    bump 4096_bump.jpg

newmtl 02___Default

    Ns 10.0000

    Ni 1.5000

    d 1.0000

    Tr 0.0000

    Tf 1.0000 1.0000 1.0000

    illum 2

    Ka 0.5882 0.5882 0.5882

    Kd 0.5882 0.5882 0.5882

    Ks 0.0000 0.0000 0.0000

    Ke 0.0000 0.0000 0.0000

    map_Ka 4096_clouds.jpg

    map_Kd 4096_clouds.jpg

    map_d 4096_clouds.jpg

mtl 文件结构说明：

newmtl 01___Default表示定义一个名为 01___Default 的材质；

Ns 表示材质的反射指数，反射指数越高则高光越密集，取值范围在一般为 [0,1000];

Ni 表示材质的折射值（折射率），一般取值范围是 [0.001,10] ，取值为 1.0，表示光在通过物体的时候不发生弯曲，玻璃的折射率为 1.5 ；

d 表示材质的渐隐指数（通透指数），取值为 1.0 表示完全不透明，取值为 0.0 时表示完全透明；

Tr 表示材质的透明度（与 d 的取值相反），默认值为0.0（完全不透明）；

Tf 表示材质的滤光折射率，三维向量表示；

illum 表示材质的光照模型；

Ka 表示材质的环境光（Ambient Color）(r，g，b)；

Kd 表示材质的散射光（Diffuse Color）(r，g，b)；

Ks 表示材质的镜面光（Apecular Color）(r，g，b)；

Ke 表示材质的发射光，它与环境光，散射光和镜面光并存，代表材质发出的光量；

map_Ka 表示为材质的环境反射指定纹理文件（纹理采样值与环境光相乘作为输出颜色的一部分加权）；

map_Kd 表示为材质的漫反射指定纹理文件；

map_Ke 表示为材质的发射光指定纹理文件；

map_d 表示为材质的透明度指定纹理文件；

bump 表示指定材质的凹凸纹理文件，凹凸纹理修改表面法线，用于凹凸纹理的图像表示相对于平均表面的表面拓扑或高度（没用过）。

模型加载库 Assimp

Assimp 全称为 Open Asset Import Library，可以支持几十种不同格式的模型文件的解析（同样也可以导出部分模型格式），Assimp 本身是 C++ 库，可以跨平台使用。

Assimp 可以将几十种模型文件都转换为一个统一的数据结构，所有无论我们导入何种格式的模型文件，都可以用同一个方式去访问我们需要的模型数据。

当导入一个模型文件时，Assimp 将加载该模型文件所包含的所有模型和场景数据到一个 scene 对象，为这个模型文件中的所有场景节点、模型节点都生成一个具有对应关系的数据结构，如下图所示：

Assimp生成的模型文件数据结构

一个模型往往是由很多小模型组成，这些小模型在 Assimp 中称之为 Mesh ，Mesh 进行独立渲染，Mesh 对象本身包含渲染所需的所有相关数据，比如顶点位置、法向量、纹理坐标以及物体的材质。