现代opengl 设计 assimp 3D 模型加载库

本文介绍assimp 库的下载和编译，为我们用opengl 显示复杂3D 做准备。 前面模型库说明部分引用 https://learnopengl-cn.github.io/ 。

到目前为止的所有场景中，我们一直都在滥用我们的箱子朋友，但时间久了甚至是我们最好的朋友也会感到无聊。在日常的图形程序中，通常都会使用非常复杂且好玩的模型，它们比静态的箱子要好看多了。然而，和箱子对象不同，我们不太能够对像是房子、汽车或者人形角色这样的复杂形状手工定义所有的顶点、法线和纹理坐标。我们想要的是将这些模型(Model)导入(Import)到程序当中。模型通常都由3D艺术家在Blender、3DS Max或者Maya这样的工具中精心制作。

这些所谓的3D建模工具(3D Modeling Tool)可以让艺术家创建复杂的形状，并使用一种叫做UV映射(uv-mapping)的手段来应用贴图。这些工具将会在导出到模型文件的时候自动生成所有的顶点坐标、顶点法线以及纹理坐标。这样子艺术家们即使不了解图形技术细节的情况下，也能拥有一套强大的工具来构建高品质的模型了。所有的技术细节都隐藏在了导出的模型文件中。但是，作为图形开发者，我们就必须要了解这些技术细节了。

所以，我们的工作就是解析这些导出的模型文件以及提取所有有用的信息，将它们储存为OpenGL能够理解的格式。一个很常见的问题是，模型的文件格式有很多种，每一种都会以它们自己的方式来导出模型数据。像是Wavefront的.obj这样的模型格式，只包含了模型数据以及材质信息，像是模型颜色和漫反射/镜面光贴图。而以XML为基础的Collada文件格式则非常的丰富，包含模型、光照、多种材质、动画数据、摄像机、完整的场景信息等等。Wavefront的.obj格式通常被认为是一个易于解析的模型格式。建议至少去Wavefront的wiki页面上看看文件格式的信息是如何封装的。这应该能让你认识到模型文件的基本结构。

总而言之，不同种类的文件格式有很多，它们之间通常并没有一个通用的结构。所以如果我们想从这些文件格式中导入模型的话，我们必须要去自己对每一种需要导入的文件格式写一个导入器。很幸运的是，正好有一个库专门处理这个问题。

模型加载库

一个非常流行的模型导入库是Assimp，它是Open Asset Import Library（开放的资源导入库）的缩写。Assimp能够导入很多种不同的模型文件格式（并也能够导出部分的格式），它会将所有的模型数据加载至Assimp的通用数据结构中。当Assimp加载完模型之后，我们就能够从Assimp的数据结构中提取我们所需的所有数据了。由于Assimp的数据结构保持不变，不论导入的是什么种类的文件格式，它都能够将我们从这些不同的文件格式中抽象出来，用同一种方式访问我们需要的数据。

当使用Assimp导入一个模型的时候，它通常会将整个模型加载进一个场景(Scene)对象，它会包含导入的模型/场景中的所有数据。Assimp会将场景载入为一系列的节点(Node)，每个节点包含了场景对象中所储存数据的索引，每个节点都可以有任意数量的子节点。Assimp数据结构的（简化）模型如下

 

• 和材质和网格(Mesh)一样，所有的场景/模型数据都包含在Scene对象中。Scene对象也包含了场景根节点的引用。
• 场景的Root node（根节点）可能包含子节点（和其它的节点一样），它会有一系列指向场景对象中mMeshes数组中储存的网格数据的索引。Scene下的mMeshes数组储存了真正的Mesh对象，节点中的mMeshes数组保存的只是场景中网格数组的索引。
• 一个Mesh对象本身包含了渲染所需要的所有相关数据，像是顶点位置、法向量、纹理坐标、面(Face)和物体的材质。
• 一个网格包含了多个面。Face代表的是物体的渲染图元(Primitive)（三角形、方形、点）。一个面包含了组成图元的顶点的索引。由于顶点和索引是分开的，使用一个索引缓冲来渲染是非常简单的（见你好，三角形）。
• 最后，一个网格也包含了一个Material对象，它包含了一些函数能让我们获取物体的材质属性，比如说颜色和纹理贴图（比如漫反射和镜面光贴图）。

所以，我们需要做的第一件事是将一个物体加载到Scene对象中，遍历节点，获取对应的Mesh对象（我们需要递归搜索每个节点的子节点），并处理每个Mesh对象来获取顶点数据、索引以及它的材质属性。最终的结果是一系列的网格数据，我们会将它们包含在一个Model对象中。

构建Assimp

1: 下载assimp源代码

可以到  http://assimp.org/index.php/downloads 选择你要下载的版本，我选择目前最新的，指引我到  https://github.com/assimp/assimp/releases/tag/v4.1.0/

2:安装boost

assimp是依赖boost库的，如果没有boost库只能编译出一个功能受限的版本。

boost官方链接：www.boost.org

我的系统上visual studio 2010,2017 ，那么我该用哪个版本的boost ， 都可以，我就下载现在最新发行版 1.69。

assimp没有用到boost需要编译的部分，所以boost只需要下载解压就可以了。

3:assimp view依赖directx sdk

如果需要编译assimp view，需要先安装directx sdk。

你可以从这里下载SDK。

点击exe文件进行安装，安装后，如果不重新启动至少需要注销后，directx sdk的环境配置才会起作用。

4:安装cmake

cmake官方链接：www.cmake.org

运行cmake

 选择assimp源码目录，编译二进制文件的目录可以先建立好，也可以这时输入，我是复制源码目录，后面添加bin或bin7。然后点Add Entry，添加BOOST_ROOT变量，type选STRING，value添加boost的目录（此步骤也可以不做，编译出的assimp可能是功能受限的）。添加后效果如下：

点Config ，第一次点的时候会问你选择哪个版本的编译器。

再点一次Config， 然点Generate，就产生好了工程。然后Open project， 编译链接(build)。

这需要些时间，对我而言， visual studio 2010总是编译结果为：

========== Rebuild All: 5 succeeded, 4 failed, 6 skipped ==========

也就是不成功。

但是visual studio 2017 却是成功的。既然有个成功的就用了再说。

5: assimp 的使用

• 使用默认配置构建的Assimp是一个动态库(Dynamic Library)，所以我们需要包含所生成的assimp.dll文件以及程序的二进制文件。你可以简单地将DLL复制到我们程序可执行文件的同一目录中。
• Assimp编译之后，生成的lib库和DLL文件位于code/Debug或者code/Release文件夹中。
• 接着把编译好的LIB文件和DLL文件拷贝到工程的相应目录下，并在解决方案中链接它们。并且记得把Assimp的头文件也复制到你的include目录中（头文件可以在从Assimp中下载的include目录里找到）。我是把解压后原始的include 目录下的assimp 目录复制到我的include 目录下，同时把编译二进制文件的目录的include 目录下的assimp 目录里的config.h 也复制过去。

做好了这些准备，就可以用assimp 库导入各种3D文件了。

6：c++应用简单例子

建立一个 Assimp::Importer 类的实例，或者做些设置，然后调用l Assimp::Importer::ReadFile(). 就能读取文件并处理数据，处理好的数据放在 aiScene 类指针的对象里。你可以提取需要的数据。importer 管理本身的所有资源。其消失的时候也释放了他所有的资源。所以最简单的办法是本地建立一个实例，利用完其结果后，让他自然超出作用域范围。

C++ 例子如下:

#include       // C++ importer interface
#include            // Output data structure
#include      // Post processing flags
bool DoTheImportThing( const std::string& pFile)
{
  // Create an instance of the Importer class
  Assimp::Importer importer;
  // And have it read the given file with some example postprocessing
  // Usually - if speed is not the most important aspect for you - you'll 
  // propably to request more postprocessing than we do in this example.
  const aiScene* scene = importer.ReadFile( pFile, 
        aiProcess_CalcTangentSpace       | 
        aiProcess_Triangulate            |
        aiProcess_JoinIdenticalVertices  |
        aiProcess_SortByPType);
  
  // If the import failed, report it
  if( !scene)
  {
    DoTheErrorLogging( importer.GetErrorString());
    return false;
  }
  // Now we can access the file's contents. 
  DoTheSceneProcessing( scene);
  // We're done. Everything will be cleaned up by the importer destructor
  return true;
}