COLLADA DOM Tutorial

COLLADA DOM Tutorial

http://www.cnblogs.com/Jedimaster/archive/2007/12/01/979256.html

引言

  COLLADA是一个开放的标准,最初用于3D软件数据交换,由SCEA发起,现在则被许多著名厂家支持如Autodesk、XSI等。COLLADA不仅仅可以用于建模工具之间交换数据之用,也可以作为场景描述语言用于小规模的实时渲染。因为COLLADA DOM拥有丰富的内容用于表现场景中的各种元素,从多边形几何体到摄像机无所不包。我们可以通过COLLADA DOM库来进行场景文件的读取与处理操作。

提示

  COLLADA DOM的编程方式类似COM

苏醒

  从这里下载COLLADA DOM

  http://sourceforge.net/projects/collada-dom/

  准备好你的IDE/编译器,Windows平台下推荐Visual Studio 8,LINUX/UNIX平台下看各路英豪自己的了。

  推荐下载安装包,会省掉不必要的重新编译的工作。我向来最讨厌重新编译别人的库,一来是时间宝贵,编译的时候自己不可能看到任何有意义的东西,二来很多时候编写这些库的时候引用了特定版本的其它库,导致自己还需要去下载其它的库,非常麻烦。

  安装好后记得在VC的工程目录加入COLLADA的头文件和库文件文件夹路径,否则什么都找不到。

开始

  首先在C++源文件中加入COLLADA DOM所需要的头文件

#include  < dae.h >
#include 
< dom / domCOLLADA.h >
  下面写代码,打开一个DAE XML文件。
int  main( int  argc,  char **  argv)
{
    DAE 
* collada_dom  =   new  DAE(); // 创建一个DOM解析器
    daeInt error  =  collada_dom -> load( " file:///C:/Test/colladaDocument.dae " ); // 打开一个放在C盘Test文件夹下一个名为colladaDocument.dae的文档
    error  =  collada_com -> unload(); // 关闭刚才打开的文档
     return   0 ; // 程序返回
}
一切都是很简单的。载入文档,获得一个根指针,而后一切的操作都是从这个指针开始逐级的向下遍历、转换。为什么load函数中不是我们所想象的"C:\\Test\\colladaDocument",而是加了个file前缀。COLLADA DOM支持在处理DAE的时候使用URI直接定位到资源,详细的可以看附带的文档。

  现在来点复杂的,读取一个几何体。在实际编码前,我们需要理解一个概念,就是Shape与Instance的区别。假如场景中有10000个立方体,那么我们其实只需要储存8个顶点、向量、三角形索引,然后我们指定这10000个立方体各自的变换、Shader参数就可以了。使用COLLADA DOM处理场景中几何体的思路就是,先获得Geometry(也就是我们所知道的Shape),而后获得Instance。在对unload()的调用前增加下面一行代码,

int  geometryElementCount  =  ( int )(collada_dom -> getDatabase() -> getElementCount(NULL,  " geometry " , NULL));

  这个时候我们就获得了几何体的确切数目,然后遍历获得各自的数据。再添加一个循环,

for ( int  currentGeometry = 0 ;currentGeometry < geometryElementCount;currentGeometry ++ )
{
    domGeometry 
* thisGeometry  =   0 ;
    m_dae
-> getDatabase() -> getElement((daeElement ** ) & thisGeometry,currentGeometry,NULL,  " geometry " );
    domMesh 
* thisMesh  =  thisGeometry -> getMesh();
}

  先不要继续添加代码,先最好定义一种我们的程序要使用的物体格式。比如,可以这样,

struct  CObject
{
    string  m_sName;
    size_t m_iVertexNum;
    size_t m_iNormalNum;
    float *  m_pVertices;
    float *  m_pNormals;
    size_t m_iTriangleNum;
};

  我们就可以直接调用glDrawArrays去绘制这个物体。以后为了提高效率甚至可以把所有顶点都上传到Vertex Buffer Object中,这样就不需要每次绘制的时候把顶点、向量、纹理坐标都上传一遍了。下面继续补全代码,

std::vector < CObject *>  ObjectShapes;
for ( int  currentGeometry = 0 ;currentGeometry < geometryElementCount;currentGeometry ++ )
{
    CObject
*  pShape  =   new  CObject;
    domGeometry 
* thisGeometry  =   0 ;
    m_dae
-> getDatabase() -> getElement((daeElement ** ) & thisGeometry,currentGeometry,NULL,  " geometry " );  // 逐个的找到每个Geometry Shape
    domMesh  * thisMesh  =  thisGeometry -> getMesh(); // 取得Mesh
    domListOfFloats vertexArray  =  thisMesh -> getSource_array()[ 0 ] -> getFloat_array() -> getValue(); // 取得储存顶点的数组
    domListOfFloats normalArray  =  thisMesh -> getSource_array()[ 1 ] -> getFloat_array() -> getValue(); // 取得储存向量的数组
    domListOfUInts indexArray  =  thisMesh -> getTriangles_array()[ 0 ] -> getP() -> getValue(); // 取得三角形索引
    pShape -> m_iTriangleNum  =  indexArray.getCount()  /   6 ; // 看下面的解释
    pShape -> m_iVertexNum  =  vertexArray.getCount()  /   3 ; // 每个顶点由3个数字组成
    pShape -> m_iNormalNum  =  normalArray.getCount()  /   3 ; // 每个向量也由3个数字组成
    printf( " %u %u %u\n " , pShape -> m_iTriangleNum, pShape -> m_iVertexNum, pShape -> m_iNormalNum); // 再次打印一下
    ObjectShapes.push_back(pShape);
}

COLLADA DOM Tutorial_第1张图片

 

  我们知道从MAYA导出的OBJ格式可以不是三角形,通过COLLADA插件导出的物体也一样,我们可以选择三角化或者保持原样。假如我们不选择三角化,那么对于一个简单的CUBE来说,它的表示可能是这样的,

< polylist  material ="initialShadingGroup"  count ="6" >
  
< input  semantic ="VERTEX"  source ="#pCubeShape1-vertices"  offset ="0" />
  
< input  semantic ="NORMAL"  source ="#pCubeShape1-normals"  offset ="1" />
  
< vcount > 4 4 4 4 4 4 </ vcount >
  
< p > 0 0 1 1 3 2 2 3 2 4 3 5 5 6 4 7 4 8 5 9 7 10 6 11 6 12 7 13 1 14 0 15 1 16 7 17 5 18 3 19 6 20 0 21 2 22 4 23 </ p >
</ polylist >

  这里vcount的意思是每个POLYGON由多少个顶点向量对组成,列表可以让大家明白的更容易一些,

Polygon Vertex Index Normal Index
0 0 1 3 2 0 1 2 3
1 2 3 5 4 4 5 6 7

  也就是说,索引数值遵照“顶点 向量 顶点 向量”这样的顺序排列,即使有了UV也一样。

< triangles  material ="initialShadingGroup"  count ="12" >
  
< input  semantic ="VERTEX"  source ="#pCubeShape1-vertices"  offset ="0" />
  
< input  semantic ="NORMAL"  source ="#pCubeShape1-normals"  offset ="1" />
  
< p > 0 0 1 1 2 3 1 1 3 2 2 3 2 4 3 5 4 7 3 5 5 6 4 7 4 8 5 9 6 11 5 9 7 10 6 11 6 12 7 13 0 15 7 13 1 14 0 15 1 16 7 17 3 19 7 17 5 18 3 19 6 20 0 21 4 23 0 21 2 22 4 23 </ p >
</ triangles >

 

  三角化后一切看似都变多了,其实原理依旧,

Triangle Vertex Index Normal Index
0 0 1 2 0 1 3
1 1 3 2 1 2 3

  了解了这个之后,让我们再次把代码补全,将所有三角化后几何体按照顺序储存到数组里去让OpenGL直接渲染。

std::vector < CObject *>  ObjectShapes;

for ( int  currentGeometry = 0 ;currentGeometry < geometryElementCount;currentGeometry ++ )
{
    CObject
*  pShape  =   new  CObject;
    domGeometry 
* thisGeometry  =   0 ;
    m_dae
-> getDatabase() -> getElement((daeElement ** ) & thisGeometry,currentGeometry,NULL,  " geometry " );  // 逐个的找到每个Geometry Shape
    domMesh 
* thisMesh  =  thisGeometry -> getMesh(); // 取得Mesh
    domListOfFloats vertexArray 
=  thisMesh -> getSource_array()[ 0 ] -> getFloat_array() -> getValue(); // 取得储存顶点的数组
    domListOfFloats normalArray 
=  thisMesh -> getSource_array()[ 1 ] -> getFloat_array() -> getValue(); // 取得储存向量的数组
    domListOfUInts indexArray 
=  thisMesh -> getTriangles_array()[ 0 ] -> getP() -> getValue(); // 取得三角形索引

    pShape
-> m_iTriangleNum  =  indexArray.getCount()  /   6 ; // 看下面的解释
    pShape -> m_iVertexNum  =  vertexArray.getCount()  /   3 ; // 每个顶点由3个数字组成
    pShape -> m_iNormalNum  =  normalArray.getCount()  /   3 ; // 每个向量也由3个数字组成
    printf( " %u %u %u\n " , pShape -> m_iTriangleNum, pShape -> m_iVertexNum, pShape -> m_iNormalNum); // 再次打印一下
    pShape -> m_pVertices  =   new   float [pShape -> m_iTriangleNum * 3 * 3 ];
    pShape
-> m_pNormals  =   new   float [pShape -> m_iTriangleNum * 3 * 3 ];

    ObjectShapes.push_back(pShape);

    size_t _V[
3 ],_N[ 3 ];
   
for ( size_t i  =   0 ; i  <  cube.m_iTriangleNum; i ++  ){
        size_t offset 
=  i * 6 ;
        _V[
0 =  indexArray. get (offset + 0 );
        _N[
0 =  indexArray. get (offset + 1 );
        _V[
1 =  indexArray. get (offset + 2 );
        _N[
1 =  indexArray. get (offset + 3 );
        _V[
2 =  indexArray. get (offset + 4 );
        _N[
2 =  indexArray. get (offset + 5 );

        offset 
=  i * 3 * 3 ;
        for ( size_t j = 0 ; j  <   3 ; j ++  ){
            pShape
-> m_pVertices[offset + 0 =  vertexArray. get (_V[ 0 ] * 3 + 0 );
            pShape
-> m_pVertices[offset + 1 =  vertexArray. get (_V[ 0 ] * 3 + 1 );
            pShape
-> m_pVertices[offset + 2 =  vertexArray. get (_V[ 0 ] * 3 + 2 );
            pShape
-> m_pVertices[offset + 3 =  vertexArray. get (_V[ 1 ] * 3 + 0 );
            pShape
-> m_pVertices[offset + 4 =  vertexArray. get (_V[ 1 ] * 3 + 1 );
            pShape
-> m_pVertices[offset + 5 =  vertexArray. get (_V[ 1 ] * 3 + 2 );
            pShape
-> m_pVertices[offset + 6 =  vertexArray. get (_V[ 2 ] * 3 + 0 );
            pShape
-> m_pVertices[offset + 7 =  vertexArray. get (_V[ 2 ] * 3 + 1 );
            pShape
-> m_pVertices[offset + 8 =  vertexArray. get (_V[ 2 ] * 3 + 2 );
            pShape
-> m_pNormals[offset + 0 =  normalArray. get (_N[ 0 ] * 3 + 0 );
            pShape
-> m_pNormals[offset + 1 =  normalArray. get (_N[ 0 ] * 3 + 1 );
            pShape
-> m_pNormals[offset + 2 =  normalArray. get (_N[ 0 ] * 3 + 2 );
            pShape
-> m_pNormals[offset + 3 =  normalArray. get (_N[ 1 ] * 3 + 0 );
            pShape
-> m_pNormals[offset + 4 =  normalArray. get (_N[ 1 ] * 3 + 1 );
            pShape
-> m_pNormals[offset + 5 =  normalArray. get (_N[ 1 ] * 3 + 2 );
            pShape
-> m_pNormals[offset + 6 =  normalArray. get (_N[ 2 ] * 3 + 0 );
            pShape
-> m_pNormals[offset + 7 =  normalArray. get (_N[ 2 ] * 3 + 1 );
            pShape
-> m_pNormals[offset + 8 =  normalArray. get (_N[ 2 ] * 3 + 2 );
        }
    }
}

  这样,我们就可以使用OpenGL渲染了,

glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
glEnableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
for int  i = 0 ; i < ObjectShapes.size(); i ++  ){
    glVertexPointer(
3 ,GL_FLOAT, 0 ,ObjectShapes[i] -> m_pVertices);
    glNormalPointer(GL_FLOAT,
0 ,ObjectShapes[i] -> m_pNormals);
    glDrawArrays(GL_TRIANGLES,
0 ,ObjectShapes[i] -> m_iTriangleNum * 3 );
}
glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
glDisableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);

  在这里可能会有疑问,为什么不使用索引的方式绘制,而是把所有的三角形全部分开,因为导出的场景向量与顶点的数目、位置都不统一,导致索引“顾此失彼”全然无序,虽然说可以修正,但是那样代码量就多了起来,而且无法应用OOCSX的方法简化复杂几何体。

关于调试方法

  COLLADA DOM在操作过程中几乎都是与指针打交道,在开始不熟悉的情况下频频访问违规出错等等是很正常的,只要注意老老实实的调用getElementName()、getTypeName()、getCount()查看当前操作对象的名称和元素数据,而后逐步的找到自己需要的资源。

性能建议

  COLLADA DOM的底层使用的是SAX进行XML文件的访问操作,构建于LibXML2库之上,所以我推荐从DAE文件头开始依次处理Geometry、Visual Scene等等,减少运行库在来回搜索的损耗。默认COLLADA DOM是静态库,导致链接后的程序着实非常巨大,所以推荐使用动态链接。

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