3ds.cpp

3DS模型的读取与绘制实例

{
	int index = 0;

	// 读入一个字节的数据
	fread(pBuffer, 1, 1, m_FilePointer);

	// 直到结束
	while (*(pBuffer + index++) != 0) {

		// 读入一个字符直到NULL
		fread(pBuffer + index, 1, 1, m_FilePointer);
	}

	// 返回字符串的长度
	return strlen(pBuffer) + 1;
}


//  下面的函数读入RGB颜色
void CLoad3DS::ReadColorChunk(tMaterialInfo *pMaterial, tChunk *pChunk)
{
	// 读入颜色块信息
	ReadChunk(m_TempChunk);

	// 读入RGB颜色
	m_TempChunk->bytesRead += fread(pMaterial->color, 1, m_TempChunk->length - m_TempChunk->bytesRead, m_FilePointer);

	// 增加读入的字节数
	pChunk->bytesRead += m_TempChunk->bytesRead;
}

//  下面的函数读入顶点索引
void CLoad3DS::ReadVertexIndices(t3DObject *pObject, tChunk *pPreviousChunk)
{
	unsigned short index = 0;					// 用于读入当前面的索引

	// 读入该对象中面的数目
	pPreviousChunk->bytesRead += fread(&pObject->numOfFaces, 1, 2, m_FilePointer);

	// 分配所有面的存储空间，并初始化结构
	pObject->pFaces = new tFace [pObject->numOfFaces];
	memset(pObject->pFaces, 0, sizeof(tFace) * pObject->numOfFaces);

	// 遍历对象中所有的面
	for(int i = 0; i < pObject->numOfFaces; i++)
	{
		for(int j = 0; j < 4; j++)
		{
			// 读入当前面的第一个点 
			pPreviousChunk->bytesRead += fread(&index, 1, sizeof(index), m_FilePointer);

			if(j < 3)
			{
				// 将索引保存在面的结构中
				pObject->pFaces[i].vertIndex[j] = index;
			}
		}
	}
}


//  下面的函数读入对象的UV坐标
void CLoad3DS::ReadUVCoordinates(t3DObject *pObject, tChunk *pPreviousChunk)
{
	// 为了读入对象的UV坐标，首先需要读入UV坐标的数量，然后才读入具体的数据

	// 读入UV坐标的数量
	pPreviousChunk->bytesRead += fread(&pObject->numTexVertex, 1, 2, m_FilePointer);

	// 分配保存UV坐标的内存空间
	pObject->pTexVerts = new CVector2 [pObject->numTexVertex];

	// 读入纹理坐标
	pPreviousChunk->bytesRead += fread(pObject->pTexVerts, 1, pPreviousChunk->length - pPreviousChunk->bytesRead, m_FilePointer);
}

//  读入对象的顶点
void CLoad3DS::ReadVertices(t3DObject *pObject, tChunk *pPreviousChunk)
{
	// 在读入实际的顶点之前，首先必须确定需要读入多少个顶点。
	
	// 读入顶点的数目
	pPreviousChunk->bytesRead += fread(&(pObject->numOfVerts), 1, 2, m_FilePointer);

	// 分配顶点的存储空间，然后初始化结构体
	pObject->pVerts = new CVector3 [pObject->numOfVerts];
	memset(pObject->pVerts, 0, sizeof(CVector3) * pObject->numOfVerts);

	// 读入顶点序列
	pPreviousChunk->bytesRead += fread(pObject->pVerts, 1, pPreviousChunk->length - pPreviousChunk->bytesRead, m_FilePointer);

	// 现在已经读入了所有的顶点。
	// 因为3D Studio Max的模型的Z轴是指向上的，因此需要将y轴和z轴翻转过来。
	// 具体的做法是将Y轴和Z轴交换，然后将Z轴反向。

	// 遍历所有的顶点
	for(int i = 0; i < pObject->numOfVerts; i++)
	{
		// 保存Y轴的值
		float fTempY = pObject->pVerts[i].y;

		// 设置Y轴的值等于Z轴的值
		pObject->pVerts[i].y = pObject->pVerts[i].z;

		// 设置Z轴的值等于-Y轴的值 
		pObject->pVerts[i].z = -fTempY;
	}
}


//  下面的函数读入对象的材质名称
void CLoad3DS::ReadObjectMaterial(t3DModel *pModel, t3DObject *pObject, tChunk *pPreviousChunk)
{
	char strMaterial[255] = {0};			// 用来保存对象的材质名称
	int buffer[50000] = {0};				// 用来读入不需要的数据

	// 材质或者是颜色，或者是对象的纹理，也可能保存了象明亮度、发光度等信息。

	// 下面读入赋予当前对象的材质名称
	pPreviousChunk->bytesRead += GetString(strMaterial);

	// 遍历所有的纹理
	for(int i = 0; i < pModel->numOfMaterials; i++)
	{
		//如果读入的纹理与当前的纹理名称匹配
		if(strcmp(strMaterial, pModel->pMaterials[i].strName) == 0)
		{
			// 设置材质ID
			pObject->materialID = i;

			// 判断是否是纹理映射，如果strFile是一个长度大于1的字符串，则是纹理
			if(strlen(pModel->pMaterials[i].strFile) > 0) {

				// 设置对象的纹理映射标志
				pObject->bHasTexture = true;
			}	
			break;
		}
		else
		{
			// 如果该对象没有材质，则设置ID为-1
			pObject->materialID = -1;
		}
	}

	pPreviousChunk->bytesRead += fread(buffer, 1, pPreviousChunk->length - pPreviousChunk->bytesRead, m_FilePointer);
}			



//  下面的这些函数主要用来计算顶点的法向量，顶点的法向量主要用来计算光照
// 下面的宏定义计算一个矢量的长度
#define Mag(Normal) (sqrt(Normal.x*Normal.x + Normal.y*Normal.y + Normal.z*Normal.z))

// 下面的函数求两点决定的矢量
CVector3 Vector(CVector3 vPoint1, CVector3 vPoint2)
{
	CVector3 vVector;							

	vVector.x = vPoint1.x - vPoint2.x;			
	vVector.y = vPoint1.y - vPoint2.y;			
	vVector.z = vPoint1.z - vPoint2.z;			

	return vVector;								
}

// 下面的函数两个矢量相加
CVector3 AddVector(CVector3 vVector1, CVector3 vVector2)
{
	CVector3 vResult;							
	
	vResult.x = vVector2.x + vVector1.x;		
	vResult.y = vVector2.y + vVector1.y;		
	vResult.z = vVector2.z + vVector1.z;		

	return vResult;								
}

// 下面的函数处理矢量的缩放
CVector3 DivideVectorByScaler(CVector3 vVector1, float Scaler)
{
	CVector3 vResult;							
	
	vResult.x = vVector1.x / Scaler;			
	vResult.y = vVector1.y / Scaler;			
	vResult.z = vVector1.z / Scaler;			

	return vResult;								
}

// 下面的函数返回两个矢量的叉积
CVector3 Cross(CVector3 vVector1, CVector3 vVector2)
{
	CVector3 vCross;								
												
	vCross.x = ((vVector1.y * vVector2.z) - (vVector1.z * vVector2.y));
												
	vCross.y = ((vVector1.z * vVector2.x) - (vVector1.x * vVector2.z));
												
	vCross.z = ((vVector1.x * vVector2.y) - (vVector1.y * vVector2.x));

	return vCross;								
}

// 下面的函数规范化矢量
CVector3 Normalize(CVector3 vNormal)
{
	double Magnitude;							

	Magnitude = Mag(vNormal);					// 获得矢量的长度

	vNormal.x /= (float)Magnitude;				
	vNormal.y /= (float)Magnitude;				
	vNormal.z /= (float)Magnitude;				

	return vNormal;								
}

//  下面的函数用于计算对象的法向量
void CLoad3DS::ComputeNormals(t3DModel *pModel)//::为静态成员，是类中所有对象共享的成员，必须初始化
{
	CVector3 vVector1, vVector2, vNormal, vPoly[3];

	// 如果模型中没有对象，则返回
	if(pModel->numOfObjects <= 0)
		return;

	// 遍历模型中所有的对象
	for(int index = 0; index < pModel->numOfObjects; index++)
	{
		// 获得当前的对象
		t3DObject *pObject = &(pModel->pObject[index]);

		// 分配需要的存储空间
		CVector3 *pNormals		= new CVector3 [pObject->numOfFaces];
		CVector3 *pTempNormals	= new CVector3 [pObject->numOfFaces];
		pObject->pNormals		= new CVector3 [pObject->numOfVerts];

		// 遍历对象的所有面
		for(int i=0; i < pObject->numOfFaces; i++)
		{												
			vPoly[0] = pObject->pVerts[pObject->pFaces[i].vertIndex[0]];
			vPoly[1] = pObject->pVerts[pObject->pFaces[i].vertIndex[1]];
			vPoly[2] = pObject->pVerts[pObject->pFaces[i].vertIndex[2]];

			// 计算面的法向量

			vVector1 = Vector(vPoly[0], vPoly[2]);		// 获得多边形的矢量
			vVector2 = Vector(vPoly[2], vPoly[1]);		// 获得多边形的第二个矢量

			vNormal  = Cross(vVector1, vVector2);		// 获得两个矢量的叉积
			pTempNormals[i] = vNormal;					// 保存非规范化法向量
			vNormal  = Normalize(vNormal);				// 规范化获得的叉积

			pNormals[i] = vNormal;						// 将法向量添加到法向量列表中
		}

		//  下面求顶点法向量
		CVector3 vSum = {0.0, 0.0, 0.0};
		CVector3 vZero = vSum;
		int shared=0;
		// 遍历所有的顶点
		for (i = 0; i < pObject->numOfVerts; i++)			
		{
			for (int j = 0; j < pObject->numOfFaces; j++)	// 遍历所有的三角形面
			{												// 判断该点是否与其它的面共享
				if (pObject->pFaces[j].vertIndex[0] == i || 
					pObject->pFaces[j].vertIndex[1] == i || 
					pObject->pFaces[j].vertIndex[2] == i)
				{
					vSum = AddVector(vSum, pTempNormals[j]);
					shared++;								
				}
			}      
			
			pObject->pNormals[i] = DivideVectorByScaler(vSum, float(-shared));

			// 规范化最后的顶点法向
			pObject->pNormals[i] = Normalize(pObject->pNormals[i]);	

			vSum = vZero;								
			shared = 0;										
		}
	
		// 释放存储空间，开始下一个对象
		delete [] pTempNormals;
		delete [] pNormals;
	}
}


/*
值得注意的是OpenGL的坐标系和3DS Max的坐标系是不同的，3D Studio Max中的模型的Z轴是指向上的，
而OpenGL中模型的Z轴是垂直屏幕指向用户的，因此需要将顶点的坐标的y和z翻转过来。
什么是块？
块ID是标识该块中数据类型的独一无二的代码，同时也标识是否存在子块。它占用了两个字节。
块的长度表示的是紧跟在该块后续的数据的长度。它占用了四个字节。

*/