Mac下OpenGL环境搭建以及OpenGL解析渲染OBJ模型
一、MAC上OpenGL环境搭建方法
参考文章：http://my.oschina.net/rockbaby/blog/102732
Mac下搭建OpenGL环境很简单，建立一个Command Line Tool的 Xcode Application工程，引入OpenGL.framework和GLUT.framework两个框架，即可，GLUT是mac自带的一个窗口库，可以直接引入使用。
Mac OS X下，头文件引用一般是：
#include
#include
#include
1.创建Xcode工程：
2.引入OpenGL.framework和GLUT.framework两个框架：
3.修改main.cpp为如下代码简单测试环境：
//
// main.cpp
// OpenGLDemo
//
// Created by [email protected] on 16/4/24.
// Copyright © 2016年 Jiangxh. All rights reserved.
//
#include // GLUT窗口库
// 自定义一个绘制函数
void display()
{
// 清空
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
// 开始绘制一个多边形
glBegin(GL_POLYGON);
// 多边形的顶点（三角形）
glVertex2f(-0.5, -0.5);
glVertex2f(0, 0.5);
glVertex2f(0.5, -0.5);
//绘制结束
glEnd();
glFlush();
}
// 程序入口
int main(int argc, char ** argv)
{
//窗口初始化
glutInit(&argc, argv);
//创建一个名为Demo的窗口
glutCreateWindow("Demo");
//绘图函数
glutDisplayFunc(display);
glutMainLoop();
} 
二、在Mac中解析OBJ模型：
创建好Xcode中的OpenGL工程之后，在工程内新建一个名为Model的cpp文件，用于定义OBJ中的数据结构，然后在main.cpp中进行解析和渲染，注意待解析的OBJ模型文件要放在和exe可执行文件相同的目录下，而不是放在和main.cpp相同的目录下。
模型的定义和解析代码如下，这里暂时主要只考虑顶点，法线和纹理在后面继续深入做，先将模型解析绘制出来：
//
// Model.cpp
// OpenGLDemo
//
// Created by [email protected] on 16/5/31.
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//
#include
#include "Model.hpp"
// 顶点的数据结构
struct Vertex {
GLfloat x;
GLfloat y;
GLfloat z;
};
// 顶点法线的数据结构
struct VertexN {
GLfloat x;
GLfloat y;
GLfloat z;
};
//纹理坐标的数据结构
struct VertexT {
GLfloat x;
GLfloat y;
};
// 面结点的数据结构
struct FaceNode {
int v; //顶点索引
int vn; //顶点法线
int vt; //顶点纹理坐标索引
};
// 面图元
struct Face {
FaceNode node[5];//表示图元最多五个顶点
}; //
// main.cpp
// OpenGLDemo
//
// Created by [email protected] on 16/4/24.
// Copyright © 2016年 Jiangxh. All rights reserved.
//
#include // GLUT窗口库
#include
#include
#include
#include
#include "Model.cpp"
using namespace std;
int count_v=0; //记录点的数量
int count_vn=0;//记录法线的数量
int count_f=0; //记录面的数量
int face; //手动指定模型图元的顶点数,在顶点数不同的多种图元混合的情况下不适用
Vertex *vContainer; //存放顶点的数组
VertexN *vnContainer; //存放法线的数组
Face *fContainer; //存放面的数组
string dataName; //前缀,用于输入流缓冲
GLfloat data2,data3,data4; //数据,用于输入流缓冲
/**
* 计算文件的行数,顶点个数、法线个数、面的数量
*/
int countFileData(string fileName){
int count = 0;//统计函数计数器
string oneLine;
ifstream infile(fileName.c_str());
while (getline(infile, oneLine)) {
if(oneLine[0] == 'f'){
count_f ++;//面数量增加
}
if(oneLine[0] == 'v'){
if (oneLine[1] == 'n') {
count_vn ++;//法线数量增加
}else{
count_v ++;//顶点数量增加
}
}
count++;//行数更新
}
return count;
}
/**
* 将文件内容读到数组中去
*/
void analyseFile(string fileName)
{
// 动态数组初始化
vContainer = new Vertex[count_v];
vnContainer = new VertexN[count_vn];
fContainer = new Face[count_f];
// 读取obj文本文件
string oneLine;//每一行
ifstream infile(fileName.c_str());
// 法线、顶点、面的数组下标指针
int vn_index=0,v_index=0,f_index=0;
// 循环读取每一行
while(getline(infile,oneLine)) {
// f读取面:顶点索引/法线索引/纹理索引
if(oneLine[0]=='f') {
istringstream streamIn1(oneLine);
GLfloat a;
streamIn1>>dataName;//去掉前缀f
int i,k;
for(i=0;i>dataName;
cout<>dataName>>data2>>data3>>data4;
vnContainer[vn_index].x = data2;
vnContainer[vn_index].y = data3;
vnContainer[vn_index].z = data4;
vn_index++;
}
//v顶点
else{
istringstream streamIn2(oneLine);
streamIn2>>dataName>>data2>>data3>>data4;
vContainer[v_index].x = data2;
vContainer[v_index].y = data3;
vContainer[v_index].z = data4;
v_index++;
}
}
}
}
// 绘制函数
void display()
{
//清空缓存
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
//基本图形变换：
// sheos：
//缩放变换
glScalef(4.0, 4.0, 4.0);
//旋转变换
glRotatef(15.0, 0.0, 1.0, 0.0);
glRotatef(15.0, 1.0, 0.0, 0.0);
//平移变换
glTranslatef(0.01, 0.0, 0.0);
//绘制模型
for (int i=0;i 原模型和解析绘制后的效果图：
模型解析分析：
目前常用的3D游戏模型制作软件有Autodesk、3D Max、Maya等，发布的模型格式主要有OBJ、FBX、3DMAX、3DS、DAE等等，这些模型在Unity等游戏引擎中可直接导入使用，但在OpenGL和DirectX等底层图形库游戏开发中无法直接导入游戏模型，需要自行解析模型数据并在工程中渲染，然后进行游戏开发。
3d模型实际上是一组数据的集合，模型的解析即读取模型对应的数据并存储，然后使用模型的数据在OpenGL或DirectX等环境下进行渲染实现模型的导入。3d模型的数据主要有顶点、法线、纹理坐标和材质使用信息等。
OBJ格式模型的数据解析：
OBJ是一种相对比较简单的3d模型格式，模型的数据信息存储在纯文本中，文本中每一行的前缀来表示不同的模型信息，如：v表示一个顶点信息，vn表示一个法线向量，vt表示一个纹理坐标，f表示一个表面(Face)等等。
以txt文本格式打开OBJ文件主要的数据结构如下：
# shoesmodel of obj
mtllibShoes.mtl
v -0.05285700 0.00798800 0.01245100
v -0.05282500 0.00817000 0.01213000
v -0.05277400 0.00778700 0.01288200
… …
vt 0.08394933 0.14489396
vt 0.08082559 0.13294736
vt 0.07834940 0.13951986
… …
vn 0.03609800 -0.97871298 -0.20203599
vn 0.01273200 -0.96863198 -0.24817400
vn -0.00367100 -0.96895701 -0.24720199
… …
f 4719/1517/3599 4828/1511/4279 4806/1512/2612
f 4806/1512/2612 4828/1511/4279 4915/1513/1861
f 4915/1513/1861 4828/1511/4279 4827/1542/1863
… …
(1) #表示注释，可忽略；
(2) mtllib用来指明模型的材质；
(3) v表示顶点，对应x,y,z三个坐标轴上的坐标值；
(4) vt表示纹理贴图的坐标；
(5) vn表示顶点法线，用于确定光照方向；
(6) f表示平面图元，一般每一行对应三组数据，表示基本图元为三角形，如果四组数据表示基本图元为四边形，以此类推，也存在两种以上图元混合的情况。每一组数据对应三个数据，分别为：顶点索引、顶点法线索引、纹理贴图索引，用’/’分隔开，其中法线索引和纹理贴图索引可缺省。通过索引可以搜索到上面对应的顶点坐标、顶点法线和纹理贴图坐标，如此表示可以减少顶点等数据的重复表示，大大节省空间。
OBJ模型的解析即调用文件流读取OBJ文件中的文本信息，将顶点、顶点法线、面、顶点索引、顶点法线索引等数据信息分离开并封装保存到程序中。这里定义相应的数据结构，保存顶点、法线等数据信息，使用函数统计模型中顶点、法线、面等元素的数量，之后使用C++的指针定义动态数组作为不同数据的存储容器，存储从模型解析的数据，用于模型的绘制和渲染。
根据解析后的数据，可得到每个多边形图元对应的顶点坐标以及对应顶点法线向量，使用OpenGL绘制出所有的多边形图元即可将模型绘制出来，通过基本的图形变换调整绘制出的模型的位置使其显示在窗口中。三、模型Texture材质贴图的添加
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四、模型的光照着色渲染
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