3ds模型在OpenGL中的读取和重绘

关键字: OpenGL 3ds模型文件格式 读取与重绘 

对OpenGL做了基本的介绍，并详细介绍了3ds模型的文件格式.在VC+十下的OpenGL编程中完成了3ds模型的读取与重绘.并例举了一个3ds模型验证了程序的可行性.

　　1、引言

　　OpenGL是一种强大的三维图形开发工具，是图形硬件的软件接口，它由大约250个命令组成，用户通过这些命令指定创建交互式2D或3D程序所需的几何对象和操作.从本质上说，它是一个3D图形和模型库，独立于操作系统和硬件环境，具有高度的可移植性，并且具有非常快的速度.OpenGL严格按照计算机图形学原理设计而成，符合光学和视觉原理，可以创建极其逼真的3D图像，许多三维演示系统都用 OpenGL作为三维图象生成和控制的编程接口，在系统仿真系统、CAD系统或者虚拟现实系统中，往往需要构造一些复杂的模型，但是直接利用OpenGL的图元绘制命令或曲线曲面绘制命令进行复杂模型的建模不太现实.我们往往先利用专业建模软件比如3DSMAX建立需要的模型，然后结合Visual C++开发环境直接获取3DS模型数据，在OpenGL中进行绘制交互控制.这种方法一方面可以利用专业建模软件3DSMAX的优点，较快地建立比较复杂的模型，另一方面利用OpenGL的编程接口对建立的模型进行实时绘制和交互控制，降低建模时间，加快系统开发进程因此，学会读取和操作ads文件对于建立比较实用的三维图形应用软件显得非常重要.

　　2、3ds模型文件格式

　　3ds模型文件由许多块组成，每个块首先描述其后的信息类别，即该块是如何组成的，快得信息类别是用ID来识别的，块还包含了下一个块的相对位置信息，因此，即使你不了解一个块的含义，你也可以很容易地跳过它，因为其中指出了下一个块相对于该块起始位置的偏移字节数，与许多文件格式一样，3ds模型二进制文件中的数据也是按低位在前高位在后的方式组织的，例如，两个十六进制字节:3A4C组成的整型数，表明4C是高位字节，3A是低位字节.对于长整型数如:4ASC3B8F表明5C4A是低位字，而SF3B是高位字.

　　块的具体定义为:块的前两项信息分别是:块的ID和块的长度，块的id是一个整型数，而块的长度是一个长整型数.每个块实际上是一个层次结构，不同类型的块，其层次结构也不相同.ads模型文件中有一个基本块，其id是4D4D，每一个ads模型文件的开头都开始由这样的块构成，基本块内的块称主块主块包括3D编辑器块和关键祯块，其中3D编辑器块包括材质列表块，两配置块，视口定义块，物体定义块等，这其中的块又可以逐级包含一些块，总之3DS模型文件是由块组成的一种层次结构.3DS模型文件中几个主要的块ID及信息如表1所示:

　　3ds文件有非常复杂的块层次结构，各个子块下又包含其它更多的子块，在整个场景中，每个物体被标识了一个数字，以表示其在场景中的顺序，作为根物体给予了数-1(FFFF)作为其数字标识.当读取文件的时候，就会得到一系列的物体数字标识.对于ads文件，如果当前数字比前一个大，那么当前物体是前一个物体的子物体，反之，当数字标识比前一个数字标识小，则又回到上一层结构.至今为止，没有任何一个官方的文件完全说明3d。的文件格式，即具体指出每一个块的m和其含义，还有许多未知的块，不过这样并不影响我们在程序中读人ads文件类型的模型，而忽略掉那些不感兴趣或未知的块，这正是块结构给我们带来的好处.

3、3ds模型读取与重绘

　　1)3ds模型读人

　　知道了3DS模型文件格式后，在程序中，我们要读入3DS模型一般情况下，3ds文件中的对象块、颜色块和材质块信息是最重要的，对三维模型起着关键性的作用，所以要在程序中读入.我们在VC ++的MFC框架的程序中定义一个类import3DS用于3ds文件的读入.在这个类中，主要用到了3个函数，PcocessNextChunk( )(将3ds文件中的每个块读出)、ProcessNextObjectChunk ( )(处理文件所有对象的信息),ProcessNextMaterialChunk( )(处理所有的材质信息).这三个函数全部采用递归的方法，将3ds中需要的块数据读出并存储在自己组织的数据格式中.3d模型数据是在一个结构体中定义的，主要用于将3ds文件中读出的数据保存在模型中.这些数据在OpenGL环境下可以进行重绘，从而免去了直接用OpenGL绘制复杂三维模型这个复杂的工作.数据模型定义源代码如下:

　　//定义3D类的点，用于保存模型中的顶点

　　三维数据模型主要有四个链接表:pVects[ ],pNormal[ ], pTexYerts[ ], pFaces[ ]组成.PVerts[ ]是顶点链接表，描述了物体的所有顶点的信息;pNormal[ ]是法向量连接表，描述了物体的所有面法线和顶点法线的信息，法向量用于后续的光照计算;pTexVerts[ ]是二维纹理坐标链接表，描述了物体的所有纹理UV坐标的信息，UV纹理坐标在纹理映射时要用到;pFaces[ ]是面信息链接表，存储场景中的各个三角面.

 

　2)模型的重绘

　　读取了模型数据以后，我们通过以下步骤实现模型的重绘:

　　4、验证程序的可行性

　　为了验证上述程序的可行性，本人用3dsmax建了一个场景，如图(1)所示，导出为3ds模型.运行上述程序，并导人这个刚建的3ds模型，则如图(2)所示，基本上实现了模型的读取和重绘.

　　5、结束语

　　3ds模型在OpenGL中的成功读取和重绘，大大降低了OpenGL建立复杂模型的难度，我们可以较容易的得到比较真实的三维复杂物体模型同时，在OpenGL程序中，引入3ds数据模型文件后，还可以进行交互处理因此，在实验系统中这个成果可应用到城市规划和虚拟现实等领域中.当然，当读取的3ds模型数据量很大的时候，如何快速的显示模型，如何在读人的模型中加人属性信息，难度比较大，还有待于进一步研究.