Android OpenGL 解析obj文件绘制3D模型
绘制3D模型一般我们都会用到OpenGL里面的一些api，看看如何使用这些api绘制3的模型。
使用OpenGl绘制3D模型我主要用两种方式：
1：glDrawArrays(int mode, int first,int count)
参数1：有三种取值
1.GL_TRIANGLES：每三个顶之间绘制三角形，之间不连接
2.GL_TRIANGLE_FAN：以V0V1V2,V0V2V3,V0V3V4，……的形式绘制三角形
3.GL_TRIANGLE_STRIP：顺序在每三个顶点之间均绘制三角形。这个方法可以保证从相同的方向上所有三角形均被绘制。以V0V1V2,V1V2V3,V2V3V4……的形式绘制三角形
参数2：从数组缓存中的哪一位开始绘制，一般都定义为0
参数3：顶点的数量
2：glDrawElements(int mode,int count,int type,java.nio.Buffer indices)
mode——指明被渲染的是哪种图元，被允许的符号常量有GL_POINTS,GL_LINE_STRIP,GL_LINE_LOOP,GL_LINES,GL_TRIANGLE_STRIP, GL_TRIANGLE_FAN和GL_TRIANGLES
count——指明被渲染的元素个数。
type——指明索引指的类型，不是GL_UNSIGNED_BYTE就是GL_UNSIGNED_SHORT。
indices——指明存储索引的位置
第一种 glDrawArrays 绘制3D模型，主要分为两大部分。第一步，先将3D模型的3维数组坐标写好。第二步，将GLSurfaceView的渲染器配置好，将坐标数组转为FloatBuffer，直接开始绘制就OK。使用这种方式绘制3D模型，一定要将做表数组写好，坐标数组的元素顺序与后面你使用的绘制类型有关，我建议可以根据obj模型文件来确定数组。我的数组是直接从obj模型文件中提取的。
/**
* 解析3D Obj 文件
* 解析obj文件时，数据类型由开头的首字母决定
* switch(首字母){
* case "v":
* 顶点坐标数据
* break;
* case "vn":
* 法向量坐标数据
* break;
* case "vt":
* 纹理坐标数据
* break;
* case "usemtl":
* 材质
* break;
* case "f":
* 索引
* break;
* }
*/
public class ObjLoaderUtil {
// 存放解析出来的顶点的坐标
private ArrayList mVertexArrayList;
//存放解析出来面的索引
private ArrayList mIndexArrayList;
//存放解析出来的法线坐标
private ArrayList mNormalArrayList;
//存放解析出来的法线索引
private ArrayList mIndexNormalArrayList;
//存放3D模型的顶点坐标数据
public float[] mSurfaceFloat;
//存放顶点坐标的floatbuffer
public FloatBuffer mVertexFloatBuffer;
//顶点坐标索引buffer
public FloatBuffer mIndexVertexBuffer;
//存放法线坐标的floatbuffer
public FloatBuffer mNormalFloatBuffer;
public ObjLoaderUtil() {
mVertexArrayList = new ArrayList();
mIndexArrayList = new ArrayList<>();
mNormalArrayList = new ArrayList<>();
mIndexNormalArrayList = new ArrayList<>();
}
/**
* 将obj文件中的顶点坐标与面索引解析出来，存放集合中
*
* @param mContext
* @throws IOException
*/
public void load(Context mContext) throws IOException {
//获取assets文件夹下的obj文件的数据输入流
InputStream mInputStream = mContext.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream("assets/Lion_OBJ.obj");
InputStreamReader mInputStreamReader = new InputStreamReader(mInputStream);
BufferedReader mBufferedReader = new BufferedReader(mInputStreamReader);
String temps = null;
//利用buffer读取流将obj文件的内容读取出来存放在temps
while ((temps = mBufferedReader.readLine()) != null) {
String[] temp = temps.split(" ");
// Log.d("tag", "文件信息" + temps);
if (temp[0].trim().equals("v")) {
mVertexArrayList.add(new ObjVertexs(Float.valueOf(temp[1]), Float.valueOf(temp[2]), Float.valueOf(temp[3])));
}
if (temp[0].trim().equals("vn")) {
mNormalArrayList.add(new ObjVertexs(Float.valueOf(temp[1]), Float.valueOf(temp[2]), Float.valueOf(temp[3])));
}
// 如果读取到的首元素时"f"，则表示读取到的数据是面索引数据
if (temp[0].trim().equals("f")) {
if (temp[1].indexOf("/") == -1) {
for (int i = 1; i < temp.length; i++) {
mIndexArrayList.add(Integer.valueOf(temp[i]));
}
} else {
for (int i = 1; i < temp.length; i++) {
mIndexArrayList.add(Integer.valueOf(temp[i].split("/")[0]));
}
}
}
}
mSurfaceFloat = getSurfaceFloat(mVertexArrayList, mIndexArrayList);
mVertexFloatBuffer = makeFloatBuffer(mSurfaceFloat);
mNormalFloatBuffer = makeFloatBuffer(getSurfaceFloat(mNormalArrayList, mIndexNormalArrayList));
}
/**
* 将解析出来的顶点与索引组合起来，形成一个新的float数组，用于绘制3D模型,并将其返回
*
* @param mObjVertexs 存放坐标点的集合
* @param mIntegers 存放索引的集合
* @return
*/
public float[] getSurfaceFloat(ArrayList mObjVertexs, ArrayList mIntegers) {
float[][] mFloats = new float[mIntegers.size()][3];
float[] surfaceFloat = new float[mIntegers.size() * 3];
for (int i = 0; i < mIntegers.size(); i++) {
mFloats[i][0] = mObjVertexs.get(mIntegers.get(i) - 1).x;
mFloats[i][1] = mObjVertexs.get(mIntegers.get(i) - 1).y;
mFloats[i][2] = mObjVertexs.get(mIntegers.get(i) - 1).z;
}
int i = 0;
for (float[] floats : mFloats) {
for (float v : floats) {
surfaceFloat[i++] = v;
}
}
return surfaceFloat;
}
/**
* 将存放3D模型的float数组，转换为floatbuffer
*
* @param mFloats
* @return
*/
public FloatBuffer makeFloatBuffer(float[] mFloats) {
//为float数组分配缓存空间，一个float大小为4个字节
ByteBuffer mByteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(mFloats.length * 4);
//规定缓存区的字节顺序为本机字节顺序
mByteBuffer.order(ByteOrder.nativeOrder());
//将bytebuffer转换为floatbuffer
FloatBuffer loatBuffer = mByteBuffer.asFloatBuffer();
//将float数组填充到floatbuffe中,完成转换
loatBuffer.put(mFloats);
//规定缓存区的起始索引
loatBuffer.position(0);
return loatBuffer;
}
}
/**
* 继承GLSurfaceView，实现Renderer接口，开始绘制
*/
public class GlModeView extends GLSurfaceView implements GLSurfaceView.Renderer, GestureDetector.OnGestureListener {
//obj文件解析类
private ObjLoaderUtil mObjLoaderUtil;
//手势工具类
private GestureDetectorCompat mCompat;
//模型沿x，y轴旋转的角度
private float xrot, yrot;
public GlModeView(Context context, AttributeSet attrs) throws IOException {
super(context, attrs);
setRenderer(this);
mObjLoaderUtil = new ObjLoaderUtil();
mObjLoaderUtil.load(context);
mCompat = new GestureDetectorCompat(context, this);
}
@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl10, EGLConfig eglConfig) {
//设置清屏色
gl10.glClearColor(0.1f, 1f, 1f, 0);
//用当前光线参数计算顶点颜色。否则仅仅简单将当前颜色与每个顶点关联。
gl10.glEnable(GL10.GL_LIGHTING);
//启用服务器端GL功能，允许（apply）引入的颜色与颜色缓冲区中的值进行逻辑运算
gl10.glEnable(GL10.GL_BLEND);
//这一行启用smooth shading(阴影平滑)。阴影平滑通过多边形精细的混合色彩，并对外部光进行平滑。
gl10.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);
//当前活动纹理单元为二维纹理
gl10.glEnable(GL10.GL_TEXTURE_2D);
//做深度比较和更新深度缓存。值得注意的是即使深度缓冲区存在并且深度mask不是0，如果深度测试禁用的话，深度缓冲区也无法更新。
gl10.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);
// 法向量被计算为单位向量
gl10.glEnable(GL10.GL_NORMALIZE);
//启用面部剔除功能
gl10.glEnable(GL10.GL_CULL_FACE);
//指定哪些面不绘制
gl10.glCullFace(GL10.GL_BACK);
//开启定义多边形的正面和背面
gl10.glEnable(GL10.GL_CULL_FACE);
//改变每个顶点的散射和环境反射材质，可以使用颜色材质。
gl10.glEnable(GL10.GL_COLOR_MATERIAL);
// 开启抗锯齿
gl10.glEnable(GL10.GL_POINT_SMOOTH);
gl10.glHint(GL10.GL_POINT_SMOOTH_HINT, GL10.GL_NICEST);
gl10.glEnable(GL10.GL_LINE_SMOOTH);
gl10.glHint(GL10.GL_LINE_SMOOTH_HINT, GL10.GL_NICEST);
gl10.glEnable(GL10.GL_POLYGON_OFFSET_FILL);
gl10.glHint(GL10.GL_POLYGON_SMOOTH_HINT, GL10.GL_NICEST);
//定义多边形的正面和背面,在一个完全由不透明的密闭surface组成的场景中，多边形的背面永远不会被看到。剔除这些不能显示出来的面可以加速渲染器渲染图像的时间。
gl10.glFrontFace(GL10.GL_CCW);
//指明深度缓冲区的清理值
gl10.glClearDepthf(1.0f);
gl10.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);
}
@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl10, int i, int i1) {
//选择投影矩阵
gl10.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
gl10.glViewport(0, 0, i, i1);
gl10.glLoadIdentity();
float x = (float) i / i1;
gl10.glFrustumf(-x, x, -1, 1, 5, 200);
GLU.gluLookAt(gl10, 0, 0, 50, 0, 0, 0, 0, 1, 0);
//选择模型观察矩阵
gl10.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);
gl10.glLoadIdentity();
}
@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl10) {
//清除屏幕和深度缓存。
gl10.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
gl10.glLoadIdentity();
//设置顶点坐标buffer
gl10.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0,
mObjLoaderUtil.mVertexFloatBuffer);
//启用顶点数组
gl10.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
//沿X轴旋转
gl10.glRotatef(xrot, 1, 0, 0);
//沿Y轴旋转
gl10.glRotatef(yrot, 0, 1, 0);
gl10.glColor4f(1f, 0f, 0f, 0);
//模型如果四边形化，i就是加4，模型如果三角化，i就是加3
for (int i = 0; i <= (mObjLoaderUtil.mSurfaceFloat.length / 3 - 4); i += 4) {
gl10.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_FAN, i, 4);
}
}
@Override
public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {
switch (event.getAction()) {
case MotionEvent.ACTION_DOWN:
getParent().requestDisallowInterceptTouchEvent(true);
break;
case MotionEvent.ACTION_UP:
getParent().requestDisallowInterceptTouchEvent(false);
break;
}
return mCompat.onTouchEvent(event);
}
@Override
public boolean onDown(MotionEvent motionEvent) {
return true;
}
@Override
public void onShowPress(MotionEvent motionEvent) {
}
@Override
public boolean onSingleTapUp(MotionEvent motionEvent) {
return false;
}
@Override
public boolean onScroll(MotionEvent motionEvent, MotionEvent motionEvent1, float v, float v1) {
xrot -= v;
yrot -= v1;
return true;
}
@Override
public void onLongPress(MotionEvent motionEvent) {
}
@Override
public boolean onFling(MotionEvent motionEvent, MotionEvent motionEvent1, float v, float v1) {
return false;
}
}
第二种 glDrawElements绘制3D模型，使用这种方式绘制3D模型，需要将顶点坐标数据准备好，及顶点索引数组准备好。就ok。
这两个数组也是直接从obj文件中解析。相对上面的方式而言，就简单一点。
/**
* 解析obj文件
*/
public class ObjUtils {
//存放顶点坐标
private ArrayList mVertexArrayList;
public float[] mVertexFloats;
public FloatBuffer mVertexFloatBuffer;
//存放顶点索引
private ArrayList mIndexArrayList;
public short[] mIndexShorts;
public ShortBuffer mIndexShortBuffer;
//存放读取的obj文件的信息
private String temps;
public ObjUtils() {
mVertexArrayList = new ArrayList<>();
mIndexArrayList = new ArrayList<>();
}
/**
* 加载obj文件数据
*/
public void loadObj(Context context, String path) throws IOException {
//读取city.obj文件
InputStream inputStream = context.getClass().getClassLoader().getResourceAsStream(path);
InputStreamReader mInputStreamReader = new InputStreamReader(inputStream);
BufferedReader mReader = new BufferedReader(mInputStreamReader);
//如果读取的文本内容不为空，则一直读取，否则停止
while ((temps = mReader.readLine()) != null) {
String[] temp = temps.split(" ");
//以空格为分割符，将读取的一行temps分裂为数组
//如果读取到的首元素时"v"，则表示读取到的数据是顶点坐标数据
if (temp[0].trim().equals("v")) {
mVertexArrayList.add(new Point(Float.valueOf(temp[1]), Float.valueOf(temp[2]), Float.valueOf(temp[3])));
}
// 如果读取到的首元素时"f"，则表示读取到的数据是面索引数据
if (temp[0].trim().equals("f")) {
if (temp[1].indexOf("/") == -1) {
for (int i = 1; i < temp.length; i++) {
int t = Integer.valueOf(temp[i]);
mIndexArrayList.add((short) t);
}
} else {
for (int i = 1; i < temp.length; i++) {
int t = Integer.valueOf(temp[i].split("/")[0]) - 1;
mIndexArrayList.add((short) t);
}
}
}
}
mReader.close();
mVertexFloats = getVertex(mVertexArrayList);
mIndexShorts = getIndex(mIndexArrayList);
mVertexFloatBuffer = makeFloatBuffer(mVertexFloats);
mIndexShortBuffer = getBufferFromArray(mIndexShorts);
}
/**
* 获取顶点数组
*/
private float[] getVertex(ArrayList pointArrayList) {
float[][] mFloats = new float[pointArrayList.size()][3];
float[] surfaceFloat = new float[pointArrayList.size() * 3];
for (int i = 0; i < pointArrayList.size(); i++) {
mFloats[i][0] = pointArrayList.get(i).x;
mFloats[i][1] = pointArrayList.get(i).y;
mFloats[i][2] = pointArrayList.get(i).z;
}
int i = 0;
for (float[] floats : mFloats) {
for (float v : floats) {
surfaceFloat[i++] = v;
}
}
return surfaceFloat;
}
/**
* 获取索引数组
*/
private short[] getIndex(ArrayList integerArrayList) {
short[] mFloats = new short[integerArrayList.size()];
for (int i = 0; i < integerArrayList.size(); i++) {
mFloats[i] = integerArrayList.get(i);
}
return mFloats;
}
/**
* 将float数组转换为buffer
*/
private FloatBuffer makeFloatBuffer(float[] floats) {
ByteBuffer mByteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(floats.length * 4);
mByteBuffer.order(ByteOrder.nativeOrder());
FloatBuffer floatBuffer = mByteBuffer.asFloatBuffer();
floatBuffer.put(floats);
floatBuffer.position(0);
return floatBuffer;
}
private static ShortBuffer getBufferFromArray(short[] array) {
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(array.length * 2);
buffer.order(ByteOrder.nativeOrder());
ShortBuffer shortBuffer = buffer.asShortBuffer();
shortBuffer.put(array);
shortBuffer.position(0);
return shortBuffer;
}
}
public class ModeView extends GLSurfaceView implements GLSurfaceView.Renderer, GestureDetector.OnGestureListener {
private ObjUtils mObjUtils;
private GestureDetectorCompat mCompat;
private float xrot, yrot;
private FloatBuffer colorBuffer;
public ModeView(Context context, AttributeSet attrs) throws IOException {
super(context, attrs);
mObjUtils = new ObjUtils();
setRenderer(this);
mObjUtils.loadObj(context, "assets/mode.obj");
mCompat = new GestureDetectorCompat(context, this);
}
@Override
public void onSurfaceCreated(GL10 gl10, EGLConfig eglConfig) {
//设置清屏色
gl10.glClearColor(1f, 1f, 1f, 0);
//用当前光线参数计算顶点颜色。否则仅仅简单将当前颜色与每个顶点关联。
gl10.glEnable(GL10.GL_LIGHTING);
//启用服务器端GL功能，允许（apply）引入的颜色与颜色缓冲区中的值进行逻辑运算
gl10.glEnable(GL10.GL_BLEND);
//这一行启用smooth shading(阴影平滑)。阴影平滑通过多边形精细的混合色彩，并对外部光进行平滑。
gl10.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);
//当前活动纹理单元为二维纹理
gl10.glEnable(GL10.GL_TEXTURE_2D);
//做深度比较和更新深度缓存。值得注意的是即使深度缓冲区存在并且深度mask不是0，如果深度测试禁用的话，深度缓冲区也无法更新。
gl10.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST);
// 法向量被计算为单位向量
gl10.glEnable(GL10.GL_NORMALIZE);
//启用面部剔除功能
gl10.glEnable(GL10.GL_CULL_FACE);
//指定哪些面不绘制
gl10.glCullFace(GL10.GL_BACK);
//开启定义多边形的正面和背面
gl10.glEnable(GL10.GL_CULL_FACE);
//改变每个顶点的散射和环境反射材质，可以使用颜色材质。
gl10.glEnable(GL10.GL_COLOR_MATERIAL);
// 开启抗锯齿
gl10.glEnable(GL10.GL_POINT_SMOOTH);
gl10.glHint(GL10.GL_POINT_SMOOTH_HINT, GL10.GL_NICEST);
gl10.glEnable(GL10.GL_LINE_SMOOTH);
gl10.glHint(GL10.GL_LINE_SMOOTH_HINT, GL10.GL_NICEST);
gl10.glEnable(GL10.GL_POLYGON_OFFSET_FILL);
gl10.glHint(GL10.GL_POLYGON_SMOOTH_HINT, GL10.GL_NICEST);
//定义多边形的正面和背面,在一个完全由不透明的密闭surface组成的场景中，多边形的背面永远不会被看到。剔除这些不能显示出来的面可以加速渲染器渲染图像的时间。
gl10.glFrontFace(GL10.GL_CCW);
//指明深度缓冲区的清理值
gl10.glClearDepthf(1.0f);
gl10.glDepthFunc(GL10.GL_LEQUAL);
}
@Override
public void onSurfaceChanged(GL10 gl10, int i, int i1) {
//选择投影矩阵
gl10.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION);
gl10.glViewport(0, 0, i, i1);
gl10.glLoadIdentity();
float x = (float) i / i1;
gl10.glFrustumf(-x, x, -1, 1, 4, 200);
GLU.gluLookAt(gl10, 0, 0, 60, 0, 0, 0, 0, 1, 0);
//选择模型观察矩阵
gl10.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW);
gl10.glLoadIdentity();
}
@Override
public void onDrawFrame(GL10 gl10) {
//启用顶点数组
gl10.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
gl10.glEnableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);
//清除屏幕和深度缓存。
gl10.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
gl10.glLoadIdentity();
//设置顶点坐标buffer
gl10.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0,
mObjUtils.mVertexFloatBuffer);
gl10.glTranslatex(0, -20, 0);
gl10.glRotatef(xrot, 1, 0, 0);
gl10.glRotatef(yrot, 0, 1, 0);
gl10.glPushMatrix();
gl10.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLES, mObjUtils.mIndexShorts.length,
GL10.GL_UNSIGNED_SHORT, mObjUtils.mIndexShortBuffer);
gl10.glDisableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY);
//关闭点坐标管道
gl10.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
}
@Override
public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {
switch (event.getAction()) {
case MotionEvent.ACTION_DOWN:
getParent().requestDisallowInterceptTouchEvent(true);
break;
case MotionEvent.ACTION_UP:
getParent().requestDisallowInterceptTouchEvent(false);
break;
}
return mCompat.onTouchEvent(event);
}
@Override
public boolean onDown(MotionEvent motionEvent) {
return true;
}
@Override
public void onShowPress(MotionEvent motionEvent) {
}
@Override
public boolean onSingleTapUp(MotionEvent motionEvent) {
return false;
}
@Override
public boolean onScroll(MotionEvent motionEvent, MotionEvent motionEvent1, float v, float v1) {
xrot -= v;
yrot -= v1;
return true;
}
@Override
public void onLongPress(MotionEvent motionEvent) {
}
@Override
public boolean onFling(MotionEvent motionEvent, MotionEvent motionEvent1, float v, float v1) {
return false;
}
}
这两种方式绘制3D模型的主要区别就是在 onDrawFrame这个方法中。
一：
for (int i = 0; i <= (mObjLoaderUtil.mSurfaceFloat.length / 3 - 4); i += 4) { gl10.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLE_FAN, i, 4); }
二：
gl10.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLES, mObjUtils.mIndexShorts.length, GL10.GL_UNSIGNED_SHORT, mObjUtils.mIndexShortBuffer);
在使用OpenGl绘制3D模型前，一定要把这两种方法研究下。
欢迎各方大佬，指点评论！！！！！！