QT下assimp库的模型加载

Assimp库概述

一个非常流行的模型导入库是Assimp，它是Open Asset Import Library（开放的资产导入库）的缩写。Assimp能够导入很多种不同的模型文件格式（并也能够导出部分的格式），它会将所有的模型数据加载至Assimp的通用数据结构中。当Assimp加载完模型之后，我们就能够从Assimp的数据结构中提取我们所需的所有数据了。由于Assimp的数据结构保持不变，不论导入的是什么种类的文件格式，它都能够将我们从这些不同的文件格式中抽象出来，用同一种方式访问我们需要的数据。

当使用Assimp导入一个模型的时候，它通常会将整个模型加载进一个场景(Scene)对象，它会包含导入的模型/场景中的所有数据。Assimp会将场景载入为一系列的节点(Node)，每个节点包含了场景对象中所储存数据的索引，每个节点都可以有任意数量的子节点。Assimp数据结构的（简化）模型如下：

加载模型

void Model::loadModel(const QString& path)
{
    
    Assimp::Importer importer;
    const aiScene *scene=importer.ReadFile(path.toLatin1(),
                                           aiProcess_Triangulate |
                                           aiProcess_GenSmoothNormals |
                                           aiProcess_FlipUVs |
                                           aiProcess_CalcTangentSpace);
    if(!scene || scene->mFlags & AI_SCENE_FLAGS_INCOMPLETE || !scene->mRootNode)
    {
    
        qDebug() << "ERROR::ASSIMP:: " << importer.GetErrorString() << endl;
        return;
    }
    int index=path.lastIndexOf('/');
    rootPath=path.left(index);
    processNode(scene->mRootNode,scene);
    processMaterials(scene);

}

class Assimp::Importer

CPP-API：Importer类形成了一个到Open Asset Import Library功能的c++接口。

创建该类的一个对象，并调用ReadFile()来导入文件。如果导入成功，函数返回一个指向导入数据的指针。数据保留对象的属性，用于只读访问。导入的数据将与Importer对象一起被销毁。如果导入失败，ReadFile()返回一个nullptr指针。在这种情况下，您可以通过调用GetErrorString()来检索人类可读的错误描述。可以使用单个Importer实例多次调用ReadFile()。实际上，构造Importer对象涉及到相当多的分配，可能会花费一些时间，所以最好尽可能频繁地重用它们。

如果你需要Importer做自定义文件处理来访问文件，实现IOSystem和IOStream，并在调用ReadFile()之前调用SetIOHandler()来提供一个自定义IOSystem实现的实例。如果不指定定制IO处理程序，则将使用使用标准c++ IO逻辑的默认处理程序。

注意：
一个Importer实例不是线程安全的。如果使用多个线程进行加载，每个线程都应该维护自己的Importer实例。

ReadFile

const aiScene *ReadFile(const char *pFile, unsigned int pFlags)

读取给定文件，如果成功则返回文件内容。
如果调用成功，文件的内容将作为指向一个aiScene对象的指针返回。返回的数据是只读的，导入器对象保留数据的所有权，并将在销毁时销毁数据。如果导入失败，返回nullptr。可以通过调用GetErrorString()来检索人类可读的错误描述。之前的场景将在这次调用中被删除。
return:
指向导入数据的指针，如果导入失败则为nullptr。指向场景的指针仍然属于Importer实例。使用GetOrphanedScene()来获得它的所有权。
Note:
Assimp能够自动确定文件的文件格式。
Parameters:
pFile:待导入文件的路径和文件名。
pFlags:导入成功后可选执行的后期处理步骤。提供aiPostProcessSteps标志的按位组合。如果你希望首先检查导入的场景以调整你的后处理设置，可以考虑使用ApplyPostProcessing()。

ApplyPostProcessing

constaiScene *ApplyPostProcessing(unsigned int pFlags)

应用后处理到一个已经导入的场景。
这严格等效于调用具有相同标志的ReadFile()。但是，你可以使用这个单独的函数来检查导入的场景，以微调你的后期处理设置。

pFlags

pFlags为导入成功后执行的可选后处理步骤，是一些后期处理(Post-processing)的选项，可在官网找到具体的信息。
例如：

• aiProcess_Triangulate，我们告诉Assimp，如果模型不是（全部）由三角形组成，它需要将模型所有的图元形状变换为三角形。
• aiProcess_FlipUVs将在处理的时候翻转y轴的纹理坐标
• aiProcess_GenNormals：如果模型不包含法向量的话，就为每个顶点创建法线。
• aiProcess_SplitLargeMeshes：将比较大的网格分割成更小的子网格，如果你的渲染有最大顶点数限制，只能渲染较小的网格，那么它会非常有用。
• aiProcess_OptimizeMeshes：和上个选项相反，它会将多个小网格拼接为一个大的网格，减少绘制调用从而进行优化。

处理导入的模型

void Model::processNode(aiNode *node,const aiScene *scene)
{
    
    for(unsigned int i=0;i<node->mNumMeshes;i++)
    {
    
        aiMesh* mesh=scene->mMeshes[node->mMeshes[i]];
        matrialMeshesMap[mesh->mMaterialIndex].push_back(meshes.size());
        meshes.push_back(processMesh(mesh));
    }
    for(unsigned int i=0;i<node->mNumChildren;i++)
    {
    
        processNode(node->mChildren[i],scene);
    }
}

aiScene

主要参数

unsigned int aiScene:: mFlags

AI_SCENE_FLAGS_XXX标志的任意组合。
缺省情况下，该值为0，没有设置标志。大多数应用程序都希望拒绝所有设置了AI_SCENE_FLAGS_INCOMPLETE位的场景。

if(...||scene->mFlags & AI_SCENE_FLAGS_INCOMPLETE||...){
    
...
}

表示当scene->mFlags 包含这一项时。

struct aiNode

mRootNode，aiNode->mChildren[i]都是aiNode类型

共有成员

C_STRUCT aiNode ** mChildren
此节点的子节点。如果mNumChildren为0则为nullptr。
unsigned int * mMeshes
此节点的网格。
aiString mName
节点名称。
unsigned int mNumChildren
此节点的子节点数。
unsigned int mNumMeshes
此节点的网格数。
aiNode * mParent
父节点。
aiMatrix4x4 mTransformation
相对于节点父节点的转换。

aiMesh** mMeshes

一个网格表示一个几何或模型和一个材料。

网格包含：

• 名称（aiString mName）
• 顶点（aiVector3D * mVertices）顶点数量（unsigned int mNumVertices）
• 法线（aiVector3D * mNormals）
• 切线，双切线（aiVector3D * mTangents，aiVector3D * mBitangents）
• 面（aiFace * mFaces）面数量（unsigned int mNumFaces）【面组成网络】
• 材质下标（unsigned int mMaterialIndex）【一个mesh只有一个材质】
• 骨骼（aiBone ** mBones）骨骼数量（unsigned int mNumBones）
• 顶点颜色集（aiColor4D * mColors [AI_MAX_NUMBER_OF_COLOR_SETS]）
• 顶点纹理坐标，也称为UV通道。（aiVector3D * mTextureCoords [AI_MAX_NUMBER_OF_TEXTURECOORDS]）
• UV通道组件数量（unsigned int mNumUVComponents [AI_MAX_NUMBER_OF_TEXTURECOORDS]）

aiMaterial** mMaterials

材料的数据结构。
材料数据使用键值结构存储。单个键值对被称为“材料属性”。c++用户应该使用aiMaterial提供的成员函数来处理材质属性，C用户必须坚持使用aiMaterialGetXXX家族的未绑定函数。标准库定义了一组标准键(AI_MATKEY_XXX)。

获取特定纹理类型的纹理数量。

unsigned int 	GetTextureCount (aiTextureType type) const

enum aiTextureType

aiTextureType_NONE，
aiTextureType_DIFFUSE，
aiTextureType_SPECULAR，
aiTextureType_AMBIENT，
aiTextureType_EMISSIVE（自发光纹理），
aiTextureType_HEIGHT（凹凸贴图），
aiTextureType_NORMALS（法线贴图），
aiTextureType_SHININESS （材质的光泽度），
aiTextureType_OPACITY （像素不透明度），
aiTextureType_DISPLACEMENT （位移贴图），
aiTextureType_LIGHTMAP （灯光贴图纹理，又名环境遮挡)，
aiTextureType_REFLECTION 反射结构。
包含完美的镜子反射的颜色。很少使用，几乎从不用于实时应用程序。
aiTextureType_UNKNOWN 未知的纹理。
一个纹理引用不符合上面的任何定义被认为是“未知的”。它仍然被导入，但是被排除在任何进一步的后处理之外。

---

从材料中获得与特定纹理槽相关的所有参数。

aiReturn GetTexture (	aiTextureType 		type, 
						unsigned int 		index, 
						aiString 			*path, 
						aiTextureMapping 	*mapping=NULL, 
						unsigned int 		*uvindex=NULL, 
						float 				*blend=NULL, 
						aiTextureOp 		*op=NULL, 
						aiTextureMapMode 	*mapmode=NULL
					) const

通过type和index可以获取特定的纹理，返回值为path路径，
参数:

- mapping	纹理映射。允许NULL作为值。
- uvindex	接收纹理的UV索引。NULL是一个有效值。
- blend 	接收纹理的混合因子，NULL是一个有效值。
- op 		接收当前纹理和前一个纹理之间要执行的纹理操作。允许NULL作为值。
- mapmode	接收用于纹理的映射模式。参数可以是NULL，
			但如果它是一个有效的指针，它必须指向一个数组的3个aiTextureMapMode
			(一个为每个轴:UVW顺序(=XYZ))。

示例：

texCount=scene->mMaterials[i]->GetTextureCount(aiTextureType_DIFFUSE);
if(texCount>0)
{
    
    scene->mMaterials[i]->GetTexture(aiTextureType_DIFFUSE,0,&texturePath);
    textureId=findTextureIndex(&texturePath);//findTextureIndex为自定义函数
    mat.diffuseTexture=textureId;
}

返回的texturePath为文件名称，因此在使用QImage image=QImage(path).mirrored(false,false);时path要将根目录和文件名称相加。
类似于

QString texPath=QString("%1/%2").arg(rootPath).arg(texturePath->C_Str());

或

QImage data(directory.filePath(str.C_Str()));

获取颜色信息

aiColor3D color;
scene->mMaterials[i]->Get(AI_MATKEY_COLOR_AMBIENT,color);
scene->mMaterials[i]->Get(AI_MATKEY_COLOR_DIFFUSE,color);
scene->mMaterials[i]->Get(AI_MATKEY_COLOR_SPECULAR,color);

获取光泽度信息

scene->mMaterials[i]->Get(AI_MATKEY_SHININESS,mat.shininess);