.obj-Loader - 输出不太正确答案

【问题标题】：.obj-Loader - output not quite right.obj-Loader - 输出不太正确
【发布时间】：2015-12-02 05:01:24
【问题描述】：

我正在开发一个小型 3D 引擎，以了解更多关于 OpenGL 的知识。我正在使用 Scala 和 lwjgl 来完成这项任务。

加载“手工”（所有顶点、纹理坐标和索引 - 手动指定的数组）模型就像一个魅力，所以我想继续加载 .obj 文件。事实证明，这并不容易，或者，我在某种程度上误解了一些东西。

让我们看看我的解析方法：

private def parseObj(path: String): Model =
{
    val objSource: List[String] = Source.fromFile(path).getLines.toList

    val positions: List[Vector4] = objSource.filter(_.startsWith("v ")).map(_.split(" ")).map(v => new Vector4(v(1).toFloat,v(2).toFloat,v(3).toFloat, 1.0f))
    //  val normals: List[Vector4] = objSource.filter(_.startsWith("vn ")).map(_.split(" ")).map(v => new Vector4(v(1)toFloat,v(2).toFloat, v(3).toFloat, 0.0f))
    val textureCoordinates: List[Vector2] = objSource.filter(_.startsWith("vt ")).map(_.split(" ")).map(v => new Vector2(v(1).toDouble.toFloat,v(2).toDouble.toFloat))
    val faces: List[(Int, Int, Int)] = objSource.filter(_.startsWith("f ")).map(_.split(" ")).flatten.filterNot(_ == "f").map(_.split("/")).map(a => ((a(0).toInt, a(1).toInt, a(2).toInt)))

    val indices: List[Int] = faces.map(f => f._1-1) // Wrong?

    /*
    println(positions.map{p => s"v ${p.x} ${p.y} ${p.z}"}.mkString("\n"))
    println(textureCoordinates.map {t => s"vt ${t.x} ${t.y}"}.mkString("\n"))

    println(indices)
    */
    //println(faces.length)

    val vertices: List[Vertex] =  for(face <- faces) yield(new Vertex(positions(face._1-1), textureCoordinates(face._2-1)))
    println(vertices.mkString("\n"))

    new Model(vertices.toArray, indices.toArray)
}

现在，我在做什么？ .obj 文件如下所示：

v 0.000000 -1.000000 0.000000
v 0.723607 -0.447220 0.525725
v -0.276388 -0.447220 0.850649
v -0.894426 -0.447216 0.000000
v -0.276388 -0.447220 -0.850649
v 0.723607 -0.447220 -0.525725
v 0.276388 0.447220 0.850649
v -0.723607 0.447220 0.525725
v -0.723607 0.447220 -0.525725
v 0.276388 0.447220 -0.850649
v 0.894426 0.447216 0.000000
v 0.000000 1.000000 0.000000
v -0.162456 -0.850654 0.499995
v 0.425323 -0.850654 0.309011
v 0.262869 -0.525738 0.809012
v 0.850648 -0.525736 0.000000
v 0.425323 -0.850654 -0.309011
v -0.525730 -0.850652 0.000000
v -0.688189 -0.525736 0.499997
v -0.162456 -0.850654 -0.499995
v -0.688189 -0.525736 -0.499997
v 0.262869 -0.525738 -0.809012
v 0.951058 0.000000 0.309013
v 0.951058 0.000000 -0.309013
v 0.000000 0.000000 1.000000
v 0.587786 0.000000 0.809017
v -0.951058 0.000000 0.309013
v -0.587786 0.000000 0.809017
v -0.587786 0.000000 -0.809017
v -0.951058 0.000000 -0.309013
v 0.587786 0.000000 -0.809017
v 0.000000 0.000000 -1.000000
v 0.688189 0.525736 0.499997
v -0.262869 0.525738 0.809012
v -0.850648 0.525736 0.000000
v -0.262869 0.525738 -0.809012
v 0.688189 0.525736 -0.499997
v 0.162456 0.850654 0.499995
v 0.525730 0.850652 0.000000
v -0.425323 0.850654 0.309011
v -0.425323 0.850654 -0.309011
v 0.162456 0.850654 -0.499995
vt 0.534208 0.190162
vt 0.439232 0.259166
vt 0.570486 0.301814
vt 0.995860 0.190574
vt 0.999792 0.292763
vt 0.903537 0.265179
vt 0.651606 0.190162
vt 0.570486 0.078511
vt 0.439232 0.121159
vt 0.903535 0.129002
vt 0.092743 0.471488
vt 0.212444 0.449586
vt 0.158053 0.569043
vt 0.737562 0.458199
vt 0.632422 0.499661
vt 0.728679 0.579260
vt 0.408849 0.471488
vt 0.316315 0.457312
vt 0.342992 0.573818
vt 0.632005 0.463365
vt 0.528550 0.449586
vt 0.605329 0.564268
vt 0.999792 0.072423
vt 0.026885 0.573818
vt 0.847656 0.509327
vt 0.474160 0.569043
vt 0.793444 0.309553
vt 0.688302 0.255514
vt 0.784558 0.198935
vt 0.251881 0.000208
vt 0.343838 0.078511
vt 0.226439 0.078511
vt 0.028577 0.072765
vt 0.131462 0.009506
vt 0.095186 0.121159
vt 0.939981 0.570899
vt 0.847658 0.645504
vt 0.943912 0.673088
vt 0.539471 0.666598
vt 0.419770 0.688500
vt 0.517323 0.757552
vt 0.793441 0.077875
vt 0.688301 0.119336
vt 0.747790 0.000208
vt 0.307560 0.190162
vt 0.226439 0.301814
vt 0.190162 0.190162
vt 0.343838 0.301814
vt 0.251881 0.380116
vt 0.095186 0.259166
vt 0.131462 0.370818
vt 0.028577 0.307559
vt 0.000208 0.190162
vt 0.737565 0.689877
vt 0.824936 0.743021
vt 0.103663 0.688500
vt 0.223364 0.666598
vt 0.201217 0.757552
vt 0.880811 0.006181
vt 0.632005 0.680774
vt 0.316315 0.674721
vt 0.000208 0.674721
vt 0.289222 0.564268
vt 0.315898 0.680774
vt 0.943912 0.452748
vt 0.824932 0.386505
vt 0.632423 0.635839
vt 0.000208 0.457312
vt 0.315898 0.463365
vt 0.475509 0.009506
vt 0.372624 0.072765
vt 0.430997 0.380533
vt 0.687884 0.078511
vt 0.595927 0.000208
vt 0.691911 0.380533
vt 0.687884 0.301814
vt 0.595927 0.380116
vt 0.880815 0.362696
vt 0.344255 0.190162
vt 0.114890 0.380533
vt 0.475509 0.370818
vt 0.372624 0.307559
vn 0.102400 -0.943500 0.315100
vn 0.700200 -0.661700 0.268000
vn -0.268000 -0.943500 0.194700
vn -0.268000 -0.943500 -0.194700
vn 0.102400 -0.943500 -0.315100
vn 0.905000 -0.330400 0.268000
vn 0.024700 -0.330400 0.943500
vn -0.889700 -0.330400 0.315100
vn -0.574600 -0.330400 -0.748800
vn 0.534600 -0.330400 -0.777900
vn 0.802600 -0.125600 0.583100
vn -0.306600 -0.125600 0.943500
vn -0.992100 -0.125600 0.000000
vn -0.306600 -0.125600 -0.943500
vn 0.802600 -0.125600 -0.583100
vn 0.408900 0.661700 0.628400
vn -0.471300 0.661700 0.583100
vn -0.700200 0.661700 -0.268000
vn 0.038500 0.661700 -0.748800
vn 0.724000 0.661700 -0.194700
vn 0.268000 0.943500 -0.194700
vn 0.491100 0.794700 -0.356800
vn 0.408900 0.661700 -0.628400
vn -0.102400 0.943500 -0.315100
vn -0.187600 0.794700 -0.577300
vn -0.471300 0.661700 -0.583100
vn -0.331300 0.943500 0.000000
vn -0.607100 0.794700 0.000000
vn -0.700200 0.661700 0.268000
vn -0.102400 0.943500 0.315100
vn -0.187600 0.794700 0.577300
vn 0.038500 0.661700 0.748800
vn 0.268000 0.943500 0.194700
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vn -0.905000 0.330400 0.268000
vn -0.534600 0.330400 0.777900
vn -0.303500 0.187600 0.934200
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vn -0.802600 0.125600 0.583100
vn -0.794700 -0.187600 0.577300
vn -0.574600 -0.330400 0.748800
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vn -0.724000 -0.661700 0.194700
vn -0.491100 -0.794700 0.356800
vn -0.408900 -0.661700 0.628400
vn 0.700200 -0.661700 -0.268000
vn 0.607100 -0.794700 0.000000
vn 0.331300 -0.943500 0.000000
vn -0.038500 -0.661700 0.748800
vn 0.187600 -0.794700 0.577300
vn 0.471300 -0.661700 0.583100
usemtl Material.001
s off
f 1/1/1 14/2/1 13/3/1
f 2/4/2 14/5/2 16/6/2
f 1/1/3 13/3/3 18/7/3
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f 6/27/15 31/28/15 24/29/15
f 7/30/16 33/31/16 38/32/16
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f 28/24/46 25/13/46 34/56/46
f 25/13/47 7/57/47 34/56/47
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f 26/23/49 23/10/49 33/59/49
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f 31/22/52 22/21/52 32/26/52
f 22/21/53 5/17/53 32/26/53
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f 29/65/55 21/66/55 30/25/55
f 21/66/56 4/14/56 30/25/56
f 27/16/57 28/67/57 8/54/57
f 27/16/58 19/15/58 28/67/58
f 19/68/59 3/11/59 28/24/59
f 25/13/60 26/63/60 7/57/60
f 25/13/61 15/12/61 26/63/61
f 15/12/62 2/69/62 26/63/62
f 23/10/63 24/29/63 11/42/63
f 23/10/64 16/6/64 24/29/64
f 16/6/65 6/27/65 24/29/65
f 17/9/66 22/70/66 6/71/66
f 17/9/67 20/8/67 22/70/67
f 20/72/68 5/17/68 22/21/68
f 20/8/69 21/73/69 5/74/69
f 20/8/70 18/7/70 21/73/70
f 18/75/71 4/14/71 21/66/71
f 18/75/72 19/15/72 4/14/72
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f 13/3/74 3/77/74 19/76/74
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f 20/8/70 18/7/70 21/73/70
f 18/75/71 4/14/71 21/66/71
f 18/75/72 19/15/72 4/14/72
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f 16/79/76 14/2/76 17/9/76
f 14/2/77 1/1/77 17/9/77
f 13/80/78 15/12/78 3/11/78
f 13/3/79 14/2/79 15/81/79
f 14/2/80 2/82/80 15/81/80

以 v 开头的每一行定义一个顶点在 3D 空间中的位置。所以我正在阅读所有这些并创建新的 Vector4 以获得齐次坐标。

我暂时忽略 vn，这些都是正常的。

对于 vt - 指定纹理坐标 - 我对位置执行相同操作。

现在 f 正在添加真正有趣的行。这些是面，三角形定义为（顶点/纹理坐标/法线）的三元组。每一个都定义了哪些位置索引和纹理坐标映射在一起。

因此，例如在f 1/1/1 14/2/1 13/3/1 1/1/1 中意味着位置（1）具有纹理坐标（1）（第一个三元组中的最后一个1代表法线中的法线（1））

14/2/1 表示位置(14) 和纹理坐标(2) 映射在一起。

整条线将连接这 3 个顶点，就像 (1,14,13) 会组成一个三角形。

在此之前我是否正确理解这一点？

val faces: List[(Int, Int, Int)] = objSource.filter(_.startsWith("f ")).map(_.split(" ")).flatten.filterNot(_ == "f").map(_.split("/")).map(a => ((a(0).toInt, a(1).toInt, a(2).toInt)))

会给我这些三元组的列表。对于每个条目，我将创建一个顶点：

val vertices: List[Vertex] = for(face <- faces) yield(new Vertex(positions(face._1-1), textureCoordinates(face._2-1)))

顶点定义如下：

case class Vertex(position: Vector4,/* normal: Vector4,*/ textureCoordinates: Vector2)

我需要在每个面上都做“-1”以避免偏离一和 IndexOutOfBoundsExceptions，因为 List 的索引从 0 开始，而索引从 1 开始。

最后一件事是索引：在 OpenGL 中，您可以使用 ELEMENT_ARRAY_BUFFER 来指定连接哪些顶点并保存（可能很多）数据。

正如我之前所说，每个面 f 1/1/1 14/2/1 13/3/1 都是这样构建的/p>

v1/v2/v3/v4/v5/v6/.../vn 将成为我的索引

在此之前我是对的还是有什么问题？

最后但并非最不重要的一点是，我将创建一个新模型：

class Model(vertices: Array[Vertex], indices: Array[Int]/*, textures: Array[Texture]*/)
{
  // Create VAO, VBO and a buffer for the indices
  val vao: Int = glGenVertexArrays
  val vbo: Int = glGenBuffers
  val ibo: Int = glGenBuffers

  setup

  private def setup(): Unit =
  {
    val interleavedBuffer: FloatBuffer = prepareVertexBuffer(vertices)
    val indicesBuffer: IntBuffer = prepareIntBuffer(indices)

    // One VAO to bind them all!
    glBindVertexArray(vao)
      glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo)
      glBindBuffer(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, ibo)

      // Fill buffers with data
      glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, interleavedBuffer, GL_STATIC_DRAW)
      glBufferData(GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, indicesBuffer, GL_STATIC_DRAW)

      // Set vertex attribute pointers
      glVertexAttribPointer(0, 4, GL_FLOAT, false, 4*6, 0) // 0 = Position = Vector4(x,y,z,w)
      glVertexAttribPointer(1, 2, GL_FLOAT, false, 4*6, 4*4) // 1 = Texture Coordinates = Vector2(x,y) -> 2 (coordinates) * 4 (byte-size of float) => stride = 4 (position) + 2 (texture coordinates) = 6 * 4 (byte-size of float); offset = 4 (position) * 4 (byte-size of float)

      glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0)
    glBindVertexArray(0)
  }

  private def prepareIntBuffer(data: Array[Int]): IntBuffer =
  {
    val buffer: IntBuffer = BufferUtils.createIntBuffer(data.length)
    buffer.put(data)
    buffer.flip // Make the buffer readable

    buffer
  }

  private def prepareVertexBuffer(vertices: Array[Vertex]): FloatBuffer =
  {
    val positions: Array[Float] = vertices.map(v => v.position).map(_.toArray).flatten
    val textureCoordinates: Array[Float] = vertices.map(v => v.textureCoordinates).map(_.toArray).flatten

    // TODO remove hardcoded sizes for grouping
    val zipped: Array[Float] = (positions.grouped(4) zip textureCoordinates.grouped(2)).toArray.flatMap {case (x,y) => x ++ y}

    val buffer: FloatBuffer = BufferUtils.createFloatBuffer(zipped.size)
    buffer.put(zipped)
    buffer.flip

    buffer
  }

问题是，输出是这样的：

虽然实际上它应该是来自 Blender 的 Ico-Sphere。所以，我对 .obj-file-format 的实现或理解确实有些问题。

我认为它与索引有关，但不知道。我已经调试了很多，手动将不同的列表与实际的 .obj 文件进行比较，但无济于事。一切看起来都很好，所以我认为这真的是我的理解。

编辑：我还不确定究竟是什么我误解了，但是，我没有通过面创建顶点列表（我自己的类）为模型提供了所有位置和纹理坐标，瞧，网格外观看起来是正确的（除了错误的纹理）。

所以我做了什么：

class Model(positions: Array[Vector3], texcoords: Array[Vector2], indices: Array[Int])




private def prepareVertexBuffer(positions: Array[Vector3], texcoords: Array[Vector2]): FloatBuffer =
  {
    val pos: Array[Float] = positions.map(_.toArray).flatten
    val textureCoordinates: Array[Float] = texcoords.map(_.toArray).flatten

    // TODO remove hardcoded sizes for grouping
    val zipped: Array[Float] = (pos.grouped(3) zip textureCoordinates.grouped(2)).toArray.flatMap {case (x,y) => x ++ y}

    println(zipped.toList.grouped(5).mkString("\n"))

    val buffer: FloatBuffer = BufferUtils.createFloatBuffer(zipped.size)
    buffer.put(zipped)
    buffer.flip

    buffer
  }

（注意：我现在也切换回Vector3而不是Vector4。认为它可能有问题）

val indices: List[Int] = faces.map(f => f._1-1) // Wrong?
new Model(vertices.toArray, indices.toArray)

其余的都是一样的。所以我猜我的纹理问题是由此造成的。

我现在只有 42 个顶点而不是 240 个（来自面），所以我丢失了很多组合。

当前结果：

编辑

问题归结为 .obj 和 opengl 之间的区别。 OpenGL 只能使用一个索引缓冲区，而 .obj 中的每个属性都有一个。

所以我需要以适当的方式手动合并这些。我为此找到了 C++ 函数，虽然我对 C++ 了解很多，但我不确定为什么它不能在我的 Scala 中运行。

我根本没有发现任何重复...

【问题讨论】：

"v1/v2/v3/v4/v5/v6/.../vn 将成为我的索引" 您之前提到您减去 1，因为您的列表索引从 0 开始，但 .OBJ 没有't，你对元素缓冲区也这样做吗？
@HenkDeBoer：我为什么要为 ElementBuffer 做这个？不，它获得了先前（希望是正确的）填充的 Array 并使用它。所有代码都在上面。
好吧，也许这不是问题，但是假设您的顶点缓冲区中有“v1,v2,v3,v4”，索引缓冲区中有“1,2,3”，您将绘制 "v2,v3,v4" 而不是所需的 "v1,v2,v3"。但同样，也许这不是问题，我只是说它可能是。
@HenkDeBoer：我不确定我是否在关注你......我得到了面孔，索引是面孔中每个三元组的第一个值 - 1。为什么是负 1？因为面部位置的索引从 1 开始，而位置列表（作为 Scala 中的每个列表）从索引 0 开始。这就是我这样做的原因 val indices: List[Int] = faces.map(f => f._1-1) 所以对于每个三元组，我得到第一个值并将其减少一个（因为它代表一个从 1 开始的索引 - 我们需要一个从 0 开始的索引 - 其他相同的列表）我想错了吗？
不，这听起来是对的，我只是不知道 scala 是如何工作的，所以我很难阅读你的代码，这就是我想问的原因。

标签： scala opengl .obj

【解决方案1】：

您正在做的是v1-t1 v2-t2, v3-t3 等。如果您查看原始 .obj 文件，那可能不是发生了什么。可能是v1-t1, v2-t1, v3-t1。谁知道。所以你需要做的是找到与顶点匹配的texcoord。这会让你接近你想要的，但并不完全在那里，因为在 .OBJ 文件中，1 个顶点可以有多个 texcoords，而现在你还不能处理它。我在这里回答了一个类似的问题：

OpenGL - texture are mapped incorrectly using glDrawElements

（请注意，您不必摆脱索引缓冲区，但它更容易）

【讨论】：