algorithm - 将多个.OBJ-index-buffer映射/折叠到OpenGL的1个索引缓冲区

我正在尝试加载.obj文件并借助glDrawElements进行绘制。

现在，有了glDrawArrays，一切都可以完美运行，但是-当然-低效。

我现在遇到的问题是，.obj文件使用多个索引缓冲区(针对每个属性)，而OpenGL可能仅使用一个。所以我需要相应地映射它们。

那里有很多伪算法，我什至找到了C++实现。我确实相当了解C++，但是奇怪的是，它们都没有对我在Scala中的实现有所帮助。

让我们来看看:

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

    val positions: List[Vector3] = objSource.filter(_.startsWith("v ")).map(_.split(" ")).map(v => new Vector3(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).toFloat, 1-v(2).toFloat)) // TODO 1-y because of blender
    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 vertices: List[Vertex] =  for(face <- faces) yield(new Vertex(positions(face._1-1), textureCoordinates(face._2-1)))

    val f: List[(Vector3, Vector2, Vector4)] = for(face <- faces) yield((positions(face._1-1), textureCoordinates(face._2-1), normals(face._3-1)))
    println(f.mkString("\n"))

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

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

val indices: List[Int]是我的第一个幼稚方法，当然是错误的。但是，让我们从顶部开始:

我加载文件并进行检查。 (我假设您知道.obj文件是如何组成的)

我读了顶点，纹理坐标和法线。然后我走到脸上。

现在，在我的示例中，每张脸都有3个值v_x, t_y, n_z，它们定义了vertexAtIndexX, textureCoordAtIndexY, normalAtIndexZ。因此，每个定义一个顶点，而其中三个(或文件中的一行)定义一个面/多边形/三角形。

在val vertices: List[Vertex] = for(face <- faces) yield(new Vertex(positions(face._1-1), textureCoordinates(face._2-1)))中，我实际上尝试创建Vertices(目前仅保留位置和纹理坐标并暂时忽略法线的案例类)

真正的问题是这一行:
val indices: List[Int] = faces.map(f => f._1-1) // Wrong!
为了获得真实的索引，我基本上需要这样做而不是
val vertices: List[Vertex] = for(face <- faces) yield(new Vertex(positions(face._1-1), textureCoordinates(face._2-1)))和val indices: List[Int] = faces.map(f => f._1-1) // Wrong!
伪代码:

Iterate over all faces
    Iterate over all vertices in a face
       Check if we already have that combination of(position, texturecoordinate, normal) in our newVertices

       if(true)
          indices.put(indexOfCurrentVertex)
       else
          create a new Vertex from the face
          store the new vertex in the vertex list
          indices.put(indexOfNewVertex)

但是我完全被困住了。我尝试了不同的方法，但无法提出一个有效的干净解决方案。

像:

val f: List[(Vector3, Vector2, Vector4)] = for(face <- faces) yield((positions(face._1-1), textureCoordinates(face._2-1), normals(face._3-1)))

并尝试f.distinct无法正常工作，因为没有什么可区分的，所有条目都是唯一的，如果我查看文件，这是完全有道理的，但这就是伪代码告诉我要检查的内容。

当然，那我就需要相应地填充索引(最好是单行代码并且具有很多功能美)

但是我应该尝试查找重复项，所以...我有点困惑。我猜想我将所有不同的“顶点”和“位置”过多地混入了所有引用中。

那么，我是在想错还是算法/思想正确，而我只需要在漂亮，干净(且实际工作)的Scala代码中实现它即可？

拜托，赐教!

根据评论，我做了一点更新:

var index: Int = 0
val map: mutable.HashMap[(Int, Int, Int), Int] = new mutable.HashMap[(Int, Int, Int), Int].empty

val combinedIndices: ListBuffer[Int] = new ListBuffer[Int]

for(face <- faces)
{
    val vID: Int = face._1-1
    val nID: Int = face._2-1
    val tID: Int = face._3-1

    var combinedIndex: Int = -1

    if(map.contains((vID, nID, tID)))
    {
        println("We have a duplicate, wow!")
        combinedIndex = map.get((vID, nID, tID)).get
    }
    else
    {
        combinedIndex = index
        map.put((vID, nID, tID), combinedIndex)
        index += 1
    }

    combinedIndices += combinedIndex
}

脸上仍然是:

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)))

有趣的事实我仍然显然不了解它，因为那样的话，我永远也不会得到副本!

这意味着combinedIndices的末尾仅包含自然数，例如:

ListBuffer(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, ...)

最佳答案

这是javascript(对不起，不是scala)，但已添加了评论，应该很容易转换。

// bow-tie
var objString = "v 0 0 0\nv 1 1 0\nv 1 -1 0\nv -1 1 0\nv -1 -1 0\n" +
    "vt 0 .5\nvt 1 1\nvt 1 0\n" +
    "vn 0 0 1\n" +
    "f 1/1/1 2/2/1 3/3/1\nf 1/1/1 4/2/1 5/3/1";
// output indices should be [0, 1, 2, 0, 3, 4]
// parse the file
var lines = objString.split("\n");
var data = lines.map(function(line) { return line.split(" "); });
var v = [];
var t = [];
var n = [];
var f = [];
var indexMap = new Map(); // HashMap<face:string, index:integer>
var nextIndex = 0;
var vertices = [];
var indices = [];
// fill vertex, texture and normal arrays
data.filter(function(d) { return d[0] == "v"; }).forEach(function(d) { v.push([parseFloat(d[1]), parseFloat(d[2]), parseFloat(d[3])]); });
data.filter(function(d) { return d[0] == "vt"; }).forEach(function(d) { t.push([parseFloat(d[1]), parseFloat(d[2])]); });
data.filter(function(d) { return d[0] == "vn"; }).forEach(function(d) { n.push([parseFloat(d[1]), parseFloat(d[2]), parseFloat(d[3])]); });
//
console.log("V", v.toString());
console.log("T", t.toString());
console.log("N", n.toString());
// create vertices and indices arrays by parsing faces
data.filter(function(d) { return d[0] == "f"; }).forEach(function(d) {
    var f1 = d[1].split("/").map(function(d) { return parseInt(d)-1; });
    var f2 = d[2].split("/").map(function(d) { return parseInt(d)-1; });
    var f3 = d[3].split("/").map(function(d) { return parseInt(d)-1; });
    // 1
    if(indexMap.has(d[1].toString())) {
        indices.push(indexMap.get(d[1].toString()));
    } else {
        vertices = vertices.concat(v[f1[0]]).concat(t[f1[1]]).concat(n[f1[2]]);
        indexMap.set(d[1].toString(), nextIndex);
        indices.push(nextIndex++);
    }
    // 2
    if(indexMap.has(d[2].toString())) {
        indices.push(indexMap.get(d[2].toString()));
    } else {
        vertices = vertices.concat(v[f2[0]]).concat(t[f2[1]]).concat(n[f2[2]]);
        indexMap.set(d[2].toString(), nextIndex);
        indices.push(nextIndex++);
    }
    // 3
    if(indexMap.has(d[3].toString())) {
        indices.push(indexMap.get(d[3].toString()));
    } else {
        vertices = vertices.concat(v[f3[0]]).concat(t[f3[1]]).concat(n[f3[2]]);
        indexMap.set(d[3].toString(), nextIndex);
        indices.push(nextIndex++);
    }
});
//
console.log("Vertices", vertices.toString());
console.log("Indices", indices.toString());

输出

V 0,0,0,1,1,0,1,-1,0,-1,1,0,-1,-1,0
T 0,0.5,1,1,1,0
N 0,0,1
Vertices 0,0,0,0,0.5,0,0,1,1,1,0,1,1,0,0,1,1,-1,0,1,0,0,0,1,-1,1,0,1,1,0,0,1,-1,-1,0,1,0,0,0,1
Indices 0,1,2,0,3,4

JSFiddle http://jsfiddle.net/8q7jLvsq/2

我要做的唯一不同的事就是使用帽子形的帽子代表面部的一部分作为我的indexMap的键(例如:“25/32/5”)。

编辑 JSFiddle http://jsfiddle.net/8q7jLvsq/2/此版本结合了顶点，纹理和法线的重复值。这将优化OBJ文件，这些文件重复相同的值使每个面都唯一。

// bow-tie
var objString = "v 0 0 0\nv 1 1 0\nv 1 -1 0\nv 0 0 0\nv -1 1 0\nv -1 -1 0\n" +
    "vt 0 .5\nvt 1 1\nvt 1 0\nvt 0 .5\nvt 1 1\nvt 1 0\n" +
    "vn 0 0 1\nvn 0 0 1\nvn 0 0 1\nvn 0 0 1\nvn 0 0 1\nvn 0 0 1\n" +
    "f 1/1/1 2/2/2 3/3/3\nf 4/4/4 5/5/5 6/6/6";
// output indices should be [0, 1, 2, 0, 3, 4]
// parse the file
var lines = objString.split("\n");
var data = lines.map(function(line) { return line.split(" "); });
var v = [];
var t = [];
var n = [];
var f = [];
var vIndexMap = new Map(); // map to earliest index in the list
var vtIndexMap = new Map();
var vnIndexMap = new Map();
var indexMap = new Map(); // HashMap<face:string, index:integer>
var nextIndex = 0;
var vertices = [];
var indices = [];
// fill vertex, texture and normal arrays
data.filter(function(d) { return d[0] == "v"; }).forEach(function(d, i) {
    v[i] = [parseFloat(d[1]), parseFloat(d[2]), parseFloat(d[3])];
    var key = [d[1], d[2], d[3]].toString();
    if(!vIndexMap.has(key)) {
        vIndexMap.set(key, i);
    }
});
data.filter(function(d) { return d[0] == "vt"; }).forEach(function(d, i) {
    t[i] = [parseFloat(d[1]), parseFloat(d[2])];
    var key = [d[1], d[2]].toString();
    if(!vtIndexMap.has(key)) {
        vtIndexMap.set(key, i);
    }
});
data.filter(function(d) { return d[0] == "vn"; }).forEach(function(d, i) {
    n[i] = [parseFloat(d[1]), parseFloat(d[2]), parseFloat(d[3])];
    var key = [d[1], d[2], d[3]].toString();
    if(!vnIndexMap.has(key)) {
        vnIndexMap.set(key, i);
    }
});
//
console.log("V", v.toString());
console.log("T", t.toString());
console.log("N", n.toString());
// create vertices and indices arrays by parsing faces
data.filter(function(d) { return d[0] == "f"; }).forEach(function(d) {
    var f1 = d[1].split("/").map(function(d, i) {
        var index = parseInt(d)-1;
        if(i == 0) index = vIndexMap.get(v[index].toString());
        else if(i == 1) index = vtIndexMap.get(t[index].toString());
        else if(i == 2) index = vnIndexMap.get(n[index].toString());
        return index;
    });
    var f2 = d[2].split("/").map(function(d, i) {
        var index = parseInt(d)-1;
        if(i == 0) index = vIndexMap.get(v[index].toString());
        else if(i == 1) index = vtIndexMap.get(t[index].toString());
        else if(i == 2) index = vnIndexMap.get(n[index].toString());
        return index;
    });
    var f3 = d[3].split("/").map(function(d, i) {
        var index = parseInt(d)-1;
        if(i == 0) index = vIndexMap.get(v[index].toString());
        else if(i == 1) index = vtIndexMap.get(t[index].toString());
        else if(i == 2) index = vnIndexMap.get(n[index].toString());
        return index;
    });
    // 1
    if(indexMap.has(f1.toString())) {
        indices.push(indexMap.get(f1.toString()));
    } else {
        vertices = vertices.concat(v[f1[0]]).concat(t[f1[1]]).concat(n[f1[2]]);
        indexMap.set(f1.toString(), nextIndex);
        indices.push(nextIndex++);
    }
    // 2
    if(indexMap.has(f2.toString())) {
        indices.push(indexMap.get(f2.toString()));
    } else {
        vertices = vertices.concat(v[f2[0]]).concat(t[f2[1]]).concat(n[f2[2]]);
        indexMap.set(f2.toString(), nextIndex);
        indices.push(nextIndex++);
    }
    // 3
    if(indexMap.has(f3.toString())) {
        indices.push(indexMap.get(f3.toString()));
    } else {
        vertices = vertices.concat(v[f3[0]]).concat(t[f3[1]]).concat(n[f3[2]]);
        indexMap.set(f3.toString(), nextIndex);
        indices.push(nextIndex++);
    }
});
//
console.log("Vertices", vertices.toString());
console.log("Indices", indices.toString());

关于algorithm - 将多个.OBJ-index-buffer映射/折叠到OpenGL的1个索引缓冲区，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题：https://stackoverflow.com/questions/32498046/