該原創文章首發于微信公眾號：字節流動

OpenGLES 3D 模型

OpenGLES 3D 模型本質上是由一系列三角形在 3D 空間（OpenGL 坐標系）中構建而成，另外還包含了用于描述三角形表面的紋理、光照、材質等信息。

構建一些規則的 3D 物體，如立方體、球體、椎體等，我們自己可以手動輕易實現，但是在實際開發中往往會用到復雜的 3D 物體，如人體、汽車等，這就需要設計師和專業的建模工具軟件（像 3DS Max、Maya ）來生成。

利用 3D 建模軟件，設計師可以構建一些復雜的形狀，并將貼圖應用到形狀上去，不需要去關注圖像技術細節。最后在導出模型文件時，建模工具會自己生成所有的頂點坐標、頂點法線和紋理坐標。

常用的模型文件格式有 .obj、.max、.fbx .3ds 等，其中 .obj 是 Wavefront 科技開發的一種幾何體圖形文件格式，包含每個頂點的位置、紋理坐標、法線，以及組成面（多邊形）的頂點列表等數據，應用較為廣泛。

OBJ 文件的結構

本文主要介紹 obj 3D 模型文件及其附屬文件 mtl ，下面是 obj 模型文件的數據結構（為了方便展示部分數據被略過）。

# 3ds Max Wavefront OBJ Exporter v0.97b - (c)2019 guruware # File Created: 25.01.2019 02:22:51mtllib earth.mtlv -4.4189 340.8998 -4.2436 v -4.4189 339.2582 -37.6576 v -7.6941 339.2582 -37.4967 v -10.9377 339.2582 -37.0156 v -14.1185 339.2582 -36.2188 v -17.2059 339.2582 -35.1141 ... # 1986 verticesvn -0.0000 1.0000 0.0000 vn 0.0000 0.9950 -0.0995 vn -0.0098 0.9950 -0.0991 vn -0.0194 0.9950 -0.0976 vn -0.0289 0.9950 -0.0952 vn -0.0381 0.9950 -0.0920 vn -0.0469 0.9950 -0.0878 ... # 1986 vertex normalsvt 0.0000 1.0000 0.0000 vt 0.0000 0.9688 0.0000 vt 0.0156 0.9688 0.0000 vt 0.0156 1.0000 0.0000 vt 0.0313 0.9688 0.0000 vt 0.0313 1.0000 0.0000 ... # 2143 texture coordsusemtl 01___Default s 1 f 1/1/1 2/2/2 3/3/3 f 1/4/1 3/3/3 4/5/4 f 1/6/1 4/5/4 5/7/5 f 1/8/1 5/7/5 6/9/6 f 1/10/1 6/9/6 7/11/7 ...

OBJ 文件數據結構的簡單說明：

# 開頭的行表示注釋行；

mtllib 表示指定該 OBJ 文件所使用的 mtl 文件（材質文件）；

v 開頭的行表示存放的是頂點坐標，后面三個數分別表示一個頂點的（x，y，z）坐標值；

vn 開頭的行表示存放的是頂點法向量，后面三個數分別表示一個頂點法向量的三維（x，y，z）分量值；

vt 開頭的行表示存放的是紋理坐標，后面三個數分別表示一個紋理坐標的（s，t，p）分量值，其中 p 分量一般用于 3D 紋理；

usemtl 01___Default 表示使用指定 mtl 文件中名為 01___Default的材質；

s 1 表示開啟平滑渲染；

f 開頭的行表示存放的是一個三角面的信息，后面有三組數據分別表示組成三角面的三個頂點的信息，每個頂點信息的格式為：頂點位置索引/紋理坐標索引/法向量索引。

mtl 文件的結構：

# 3ds Max Wavefront OBJ Exporter v0.97b - (c)2019 guruware # File Created: 25.01.2019 02:22:51newmtl 01___DefaultNs 10.0000Ni 1.5000d 1.0000Tr 0.0000Tf 1.0000 1.0000 1.0000 illum 2Ka 0.0000 0.0000 0.0000Kd 0.0000 0.0000 0.0000Ks 0.0000 0.0000 0.0000Ke 0.0000 0.0000 0.0000map_Ka 4096_earth.jpgmap_Kd 4096_earth.jpgmap_Ke 4096_night_lights.jpgmap_bump 4096_bump.jpgbump 4096_bump.jpgnewmtl 02___DefaultNs 10.0000Ni 1.5000d 1.0000Tr 0.0000Tf 1.0000 1.0000 1.0000 illum 2Ka 0.5882 0.5882 0.5882Kd 0.5882 0.5882 0.5882Ks 0.0000 0.0000 0.0000Ke 0.0000 0.0000 0.0000map_Ka 4096_clouds.jpgmap_Kd 4096_clouds.jpgmap_d 4096_clouds.jpg

mtl 文件結構說明：

newmtl 01___Default表示定義一個名為 01___Default 的材質；

Ns 表示材質的反射指數，反射指數越高則高光越密集，取值范圍在一般為 [0,1000];

Ni 表示材質的折射值（折射率），一般取值范圍是 [0.001,10] ，取值為 1.0，表示光在通過物體的時候不發生彎曲，玻璃的折射率為 1.5 ；

d 表示材質的漸隱指數（通透指數），取值為 1.0 表示完全不透明，取值為 0.0 時表示完全透明；

Tr 表示材質的透明度（與 d 的取值相反），默認值為0.0（完全不透明）；

Tf 表示材質的濾光折射率，三維向量表示；

illum 表示材質的光照模型；

Ka 表示材質的環境光（Ambient Color）(r，g，b)；

Kd 表示材質的散射光（Diffuse Color）(r，g，b)；

Ks 表示材質的鏡面光（Apecular Color）(r，g，b)；

Ke 表示材質的發射光，它與環境光，散射光和鏡面光并存，代表材質發出的光量；

map_Ka 表示為材質的環境反射指定紋理文件（紋理采樣值與環境光相乘作為輸出顏色的一部分加權）；

map_Kd 表示為材質的漫反射指定紋理文件；

map_Ke 表示為材質的發射光指定紋理文件；

map_d 表示為材質的透明度指定紋理文件；

bump 表示指定材質的凹凸紋理文件，凹凸紋理修改表面法線，用于凹凸紋理的圖像表示相對于平均表面的表面拓撲或高度（沒用過）。

模型加載庫 Assimp

Assimp 全稱為 Open Asset Import Library，可以支持幾十種不同格式的模型文件的解析（同樣也可以導出部分模型格式），Assimp 本身是 C++ 庫，可以跨平臺使用。

Assimp 可以將幾十種模型文件都轉換為一個統一的數據結構，所有無論我們導入何種格式的模型文件，都可以用同一個方式去訪問我們需要的模型數據。

當導入一個模型文件時，Assimp 將加載該模型文件所包含的所有模型和場景數據到一個 scene 對象，為這個模型文件中的所有場景節點、模型節點都生成一個具有對應關系的數據結構，如下圖所示：

一個模型往往是由很多小模型組成，這些小模型在 Assimp 中稱之為 Mesh ，Mesh 進行獨立渲染，Mesh 對象本身包含渲染所需的所有相關數據，比如頂點位置、法向量、紋理坐標以及物體的材質。

編譯模型加載庫 Assimp

Assimp 源代碼地址：https://github.com/assimp/assimp

環境準備：

Windows 7 Android Studio 版本> 2.3.0 (帶有 NDK 和 CMake) Python 3.5

從 Github 下載 Assimp（本文使用的是 assimp-v.5.0.0） 源碼并解壓到一個新建文件夾 BuildAssimp 中；

在 BuildAssimp 文件夾新建一個 make_standalone_toolchain.bat 文件用于創建編譯所需的工具鏈，該文件內容如下：

python D:/AndroidSDK/Sdk/ndk-bundle/build/tools/make_standalone_toolchain.py --arch=arm --stl=libc++ --api=24 --install-dir=android-toolchain-24-llvm-arm

D:/AndroidSDK/Sdk/ndk-bundle/build/tools/make_standalone_toolchain.py 需要換成你本地的 Android SDK 中的工具鏈構建腳本。

雙擊腳本，執行完成后，會在當前目錄下（BuildAssimp 文件夾中）生成一個新的文件夾 android-toolchain-24-llvm-arm ，它是我們用于編譯 32 位的 assimp 庫用到的工具鏈。

在 BuildAssimp 文件夾中新建一個 build_assimp.bat 文件，用于編譯生成 assimp.so 文件，其內容如下：

@echo off clsREM *NOTE* Change these based on SET ASSIMP_DIR=assimp-v.5.0.0 SET OUTPUT_DIR=assimp-build-arm SET ANDROID_PATH=D:\AndroidSDK\Sdk SET NDK_PATH=D:\AndroidSDK\Sdk\ndk-bundle SET NDK_TOOLCHAIN=%~dp0android-toolchain-24-llvm-arm SET CMAKE_TOOLCHAIN=%NDK_PATH%\build\cmake\android.toolchain.cmake SET CMAKE_PATH=%ANDROID_PATH%\cmake\3.6.4111459REM *NOTE* Careful if you don't want rm -rf, I use it for testing purposes. del /F /S /Q %OUTPUT_DIR% mkdir %OUTPUT_DIR%REM pushd doesn't seem to work ):< cd %OUTPUT_DIR%if not defined ORIGPATH set ORIGPATH=%PATH% SET PATH=%CMAKE_PATH%\bin;%ANDROID_PATH%\tools;%ANDROID_PATH%\platform-tools;%ORIGPATH%cmake ^-GNinja ^-DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=%CMAKE_TOOLCHAIN% ^-DASSIMP_ANDROID_JNIIOSYSTEM=ON ^-DANDROID_NDK=%NDK_PATH% ^-DCMAKE_MAKE_PROGRAM=%CMAKE_PATH%\bin\ninja.exe ^-DCMAKE_BUILD_TYPE=Release ^-DANDROID_ABI="armeabi-v7a" ^-DANDROID_NATIVE_API_LEVEL=24 ^-DANDROID_FORCE_ARM_BUILD=TRUE ^-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=install ^-DANDROID_STL=c++_static ^-DCMAKE_CXX_FLAGS=-Wno-c++11-narrowing ^-DANDROID_TOOLCHAIN=clang ^-DASSIMP_BUILD_TESTS=OFF ^../%ASSIMP_DIR%cmake --build .cd ..pause

這里需要配置你的 Android SDK 和 NDK path 。

雙擊腳本，執行完成后，會在 BuildAssimp 文件夾下生成一個新的文件夾 android-toolchain-24-llvm-arm ，編譯通過后會在 android-toolchain-24-llvm-arm/code/ 下生成 32 位的 assimp.so 文件。

下一節中將會使用 assimp.so 去加載 obj 模型文件，然后利用 OpenGL ES 渲染模型。

聯系與交流

總結

以上是生活随笔為你收集整理的NDK OpenGL ES 3.0 开发（二十）：3D 模型的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。