OpenGL with QtWidgets：使用Assimp库加载模型

爱被打了一巴掌 2022-09-16 12:25 444阅读 0赞

**（本文是LearnOpenGL的学习笔记， 教程中文翻译地址[https://learnopengl-cn.github.io/][https_learnopengl-cn.github.io]（备用地址[https://learnopengl-cn.readthedocs.io/zh/latest/][https_learnopengl-cn.readthedocs.io_zh_latest]），写于 2021-10-19）**

# 0.前言 #

教程加载模型这一章节主要是讲 Assimp 库的基本使用，所以本文就记录下 Assimp 使用 VS2019 编译，以及在 Qt 中的基本使用。

# 1.Assimp 下载与编译 #

源码可以直接去 github 下载（搜 assimp）：[https://github.com/assimp/assimp][https_github.com_assimp_assimp]

里面提供了一些发布版，如当前最新发布版为 5.0.1。当然，用 vcpkg 包管理器也可以直接下载安装。

如果是下源码自己编译，它提供了 CMakeLists.txt。我使用的 VS2019，本身就支持 CMake 构建，所以就不用拿 CMake-gui 来生成工程了。下面说下我的操作步骤：

先使用 VS2019 打开源码顶层目录的 CMakeLists.txt，这时默认会有个 x64-Debug 的配置；

再点菜单栏项目-CMake设置，会生成一个 CMakeSettings.json 的配置文件；

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6b6a5bu65rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]

点界面上右上角的编辑 JSON 按钮，进入文本编辑模式；

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6b6a5bu65rOi_size_14_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]

然后将默认的 Debug 直接改成 Release；

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6b6a5bu65rOi_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]

这时候直接生成的话他是默认 mt 编译的，如果想设置成 md，可以修改源码 code 目录下的 CMakeLists.txt；

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6b6a5bu65rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1][]

这时点菜单栏生成-全部生成，生成的 dll 会在 out 目录下；

路径如：F:\\Download\\assimp-5.0.1\\assimp-5.0.1\\out\\build\\x64-Release\\code

然后 include 可能只有一个 config.h 文件，我们把它 copy 到源码的 include 文件夹里。

头文件和动态库都有了，就可以丢测试用例里折腾一番了。

# 2.在 Qt 中的基本使用 #

使用的话，主要是参照 LearnOpenGL 教程：[https://learnopengl-cn.github.io/03%20Model%20Loading/01%20Assimp/][https_learnopengl-cn.github.io_03_20Model_20Loading_01_20Assimp]

这个库还是比较方便的，读取文件后会生成对应的节点树。

![8dd12ea68f2b2d189ce98fc2739abc2d.png][]

写了个简单的 Demo，链接：[https://github.com/gongjianbo/MyTestCode2021/tree/master/Qt/TestQt\_20211018\_Assimp][https_github.com_gongjianbo_MyTestCode2021_tree_master_Qt_TestQt_20211018_Assimp]

obj 模型我是直接从 Qt 示例里搜来的，效果如下（我没管光照和纹理，只拿顶点和索引测试）：

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6b6a5bu65rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2][]

主要代码如下：

#pragma once
    #include <QOpenGLWidget>
    #include <QOpenGLFunctions_3_3_Core>
    #include <QOpenGLShaderProgram>
    #include <QOpenGLVertexArrayObject>
    #include <QOpenGLBuffer>
    #include <QTimer>
    
    #include "assimp/assimp/Importer.hpp"
    #include "assimp/assimp/scene.h"
    #include "assimp/assimp/postprocess.h"
    
    // 参照LearnOpenGL：https://learnopengl-cn.github.io/03%20Model%20Loading/03%20Model/#3dopengl
    class GLView :
            public QOpenGLWidget,
            protected QOpenGLFunctions_3_3_Core
    {
        Q_OBJECT
    public:
        explicit GLView(QWidget *parent = nullptr);
        ~GLView();
    
        // 加载模型
        void loadModel(const QString &filepath);
        void processNode(aiNode *node, const aiScene *scene);
        void processMesh(aiMesh *mesh, const aiScene *scene);
    
    protected:
        // 渲染需要实现的三个虚函数
        void initializeGL() override;
        void paintGL() override;
        void resizeGL(int width, int height) override;
        // 点击切换模型
        void mousePressEvent(QMouseEvent *event) override;
    
    private:
        QOpenGLShaderProgram shaderProgram;
        QOpenGLVertexArrayObject vao;
        QOpenGLBuffer vbo;
        QOpenGLBuffer ebo;
    
        // 定时器旋转模型
        QTimer timer;
        int angle = 0;
    
        // 存顶点和索引
        QVector<float> vertices;
        QVector<unsigned int> indices;
    };

#include "GLView.h"
    #include <QCoreApplication>
    #include <QDebug>
    
    GLView::GLView(QWidget *parent)
        : QOpenGLWidget(parent)
    {
        loadModel(qApp->applicationDirPath()+"/trefoil.obj");
    
        connect(&timer, &QTimer::timeout, [=]{
            angle += 2;
            update();
        });
        timer.start(100);
    }
    
    GLView::~GLView()
    {
        if(!isValid())
            return;
        makeCurrent();
        vao.destroy();
        vbo.destroy();
        ebo.destroy();
        doneCurrent();
    }
    
    void GLView::loadModel(const QString &filepath)
    {
        Assimp::Importer importer;
        const aiScene* scene = importer.ReadFile(filepath.toUtf8(), aiProcess_Triangulate |
                                                 aiProcess_FlipUVs | aiProcess_CalcTangentSpace);
        if (!scene || scene->mFlags & AI_SCENE_FLAGS_INCOMPLETE ||
                !scene->mRootNode) {
            qDebug()<<__FUNCTION__<<importer.GetErrorString();
            return;
        }else{
            // 以递归方式处理ASSIMP的根节点
            processNode(scene->mRootNode, scene);
        }
    }
    
    void GLView::processNode(aiNode *node, const aiScene *scene)
    {
        qDebug()<<__FUNCTION__<<"mNumMeshes"<<node->mNumMeshes<<"mNumChildren"<<node->mNumChildren;
        // 处理位于当前节点的每个网格
        for (unsigned int i = 0; i < node->mNumMeshes; i++)
        {
            // 节点对象仅包含索引用来索引场景中的实际对象。
            // 场景包含所有数据，节点只是为了有组织的保存东西（如节点之间的关系）。
            aiMesh* mesh = scene->mMeshes[node->mMeshes[i]];
            processMesh(mesh, scene);
        }
        // 在我们处理完所有网格（如果有的话）后，我们会递归处理每个子节点
        for (unsigned int i = 0; i < node->mNumChildren; i++)
        {
            processNode(node->mChildren[i], scene);
        }
    }
    
    void GLView::processMesh(aiMesh *mesh, const aiScene *scene)
    {
        Q_UNUSED(scene)
        qDebug()<<__FUNCTION__<<"mNumVertices"<<mesh->mNumVertices<<"mNumFaces"<<mesh->mNumFaces;
        // 简单的只取顶点坐标和索引
        // QVector<float> vertices;
        // QVector<unsigned int> indices;
        vertices.clear();
        indices.clear();
    
        // 遍历每个网格的顶点
        for(unsigned int i = 0; i < mesh->mNumVertices; i++)
        {
            vertices << mesh->mVertices[i].x << mesh->mVertices[i].y << mesh->mVertices[i].z;
        }
        // 现在遍历每个网格面（一个面是一个三角形的网格）并检索相应的顶点索引。
        for(unsigned int i = 0; i < mesh->mNumFaces; i++)
        {
            aiFace face = mesh->mFaces[i];
            if(i == 0) qDebug()<<"mNumFaces"<<face.mNumIndices;
            // 检索面的所有索引并将它们存储在索引向量中
            for (unsigned int j = 0; j < face.mNumIndices; j++)
                indices.push_back(face.mIndices[j]);
        }
    }
    
    void GLView::initializeGL()
    {
        initializeOpenGLFunctions();
    
        const char *vertex_str=R"(#version 330 core
    layout (location = 0) in vec3 vertices;
    uniform mat4 model;
    uniform mat4 view;
    uniform mat4 projection;
    void main() {
    gl_Position = projection * view * model * vec4(vertices, 1.0);
    })";
        const char *fragment_str=R"(#version 330 core
    out vec4 fragColor;
    void main() {
    fragColor = vec4(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
    })";
    
        //顶点着色器
        bool success = shaderProgram.addCacheableShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Vertex,vertex_str);
        if(!success){
            qDebug()<<"compiler vertex failed!"<<shaderProgram.log();
        }
        //片段着色器
        success = shaderProgram.addCacheableShaderFromSourceCode(QOpenGLShader::Fragment,fragment_str);
        if(!success){
            qDebug()<<"compiler fragment failed!"<<shaderProgram.log();
        }
        success = shaderProgram.link();
        if(!success){
            qDebug()<<"link shader failed!"<<shaderProgram.log();
        }
    
        vao.create();
        vao.bind();
    
        vbo = QOpenGLBuffer(QOpenGLBuffer::VertexBuffer);
        vbo.create();
        vbo.bind();
        vbo.allocate(vertices.data(), vertices.size() * sizeof(float)); //顶点数据
    
        ebo = QOpenGLBuffer(QOpenGLBuffer::IndexBuffer);
        ebo.create();
        ebo.bind();
        ebo.allocate(indices.data(), indices.size() * sizeof(int)); //索引数据
    
        //(int location, GLenum type, int offset, int tupleSize, int stride = 0);
        shaderProgram.setAttributeBuffer(0, GL_FLOAT, 0, 3, sizeof(GLfloat) * 3);
        shaderProgram.enableAttributeArray(0);
    
        vao.release();
        vbo.release();
        ebo.release();
    
        shaderProgram.bind();
        QMatrix4x4 view; //观察矩阵，后退一点
        view.translate(QVector3D(0.0f, 0.0f, -10.0f));
        shaderProgram.setUniformValue("view", view);
        QMatrix4x4 projection; //透视投影
        projection.perspective(45.0f, 1.0f * width() / height(), 0.1f, 100.0f);
        shaderProgram.setUniformValue("projection", projection);
        shaderProgram.release();
    }
    
    void GLView::paintGL()
    {
        glClearColor(0.2f, 0.3f, 0.3f, 1.0f);
        glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
        glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE); // 框线模式
        shaderProgram.bind();
        {
            QMatrix4x4 model; //模型矩阵
            model.rotate(angle, QVector3D(0.0f, 1.0f, 0.0f));
            shaderProgram.setUniformValue("model", model);
    
            QOpenGLVertexArrayObject::Binder vao_bind(&vao); Q_UNUSED(vao_bind);
            glDrawElements(GL_TRIANGLES, indices.size(), GL_UNSIGNED_INT, 0);
        }
        shaderProgram.release();
    }
    
    void GLView::resizeGL(int width, int height)
    {
        glViewport(0, 0, width, height);
    }
    
    void GLView::mousePressEvent(QMouseEvent *event)
    {
        QOpenGLWidget::mousePressEvent(event);
    
        //点击切换模型
        static bool flag = true;
        if(flag){
            loadModel(qApp->applicationDirPath()+"/ball.obj");
        }else{
            loadModel(qApp->applicationDirPath()+"/trefoil.obj");
        }
        flag = !flag;
    
        vao.bind();
        vbo.bind();
        vbo.allocate(vertices.data(), vertices.size() * sizeof(float)); //顶点数据
        ebo.bind();
        ebo.allocate(indices.data(), indices.size() * sizeof(int)); //索引数据
        shaderProgram.setAttributeBuffer(0, GL_FLOAT, 0, 3, sizeof(GLfloat) * 3);
        shaderProgram.enableAttributeArray(0);
    
        update();
    }

# 3.参考 #

LearnOpenGL：[https://learnopengl-cn.github.io/03%20Model%20Loading/01%20Assimp/][https_learnopengl-cn.github.io_03_20Model_20Loading_01_20Assimp]

[https_learnopengl-cn.github.io]: https://learnopengl-cn.github.io/
[https_learnopengl-cn.readthedocs.io_zh_latest]: https://learnopengl-cn.readthedocs.io/zh/latest/
[https_github.com_assimp_assimp]: https://github.com/assimp/assimp
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6b6a5bu65rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220828/a3eae3bd9a74406d83f7936739b2a510.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6b6a5bu65rOi_size_14_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220828/84c874a2748b498e8588f90b1bbb1bc4.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6b6a5bu65rOi_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220828/21c07b97446a4c0694074f2cb8ab78f8.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6b6a5bu65rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]: /images/20220828/e1619be3560549dab8d8951668248131.png
[https_learnopengl-cn.github.io_03_20Model_20Loading_01_20Assimp]: https://learnopengl-cn.github.io/03%20Model%20Loading/01%20Assimp/
[8dd12ea68f2b2d189ce98fc2739abc2d.png]: /images/20220828/5571a536d82244479bc8cf9ba5228a7e.png
[https_github.com_gongjianbo_MyTestCode2021_tree_master_Qt_TestQt_20211018_Assimp]: https://github.com/gongjianbo/MyTestCode2021/tree/master/Qt/TestQt_20211018_Assimp
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBA6b6a5bu65rOi_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]: /images/20220828/c3349fd68256407cb2122d932284f309.png