12．「面はすべて同一のマテリアル設定」ではないモデルファイルの描画に対応する

11．で作成したモデルビューワは、モデルファイルの面はすべて同一のマテリアル設定としていました。

マテリアル設定が同一である面の集まりに対してグループというデータ構造を用意し、モデルはグループの集まりであるとするデータ構造を用意することで、「面はすべて同一のマテリアル設定」ではないモデルファイルの描画に対応します。

ついでに、頂点法線ベクトルデータ、面法線ベクトルデータも保持するようにモデルデータ構造を変更します。

解説

「面はすべて同一のマテリアル設定」ではないモデルファイルの描画に対応するために、マテリアル設定が同一である面の集まりに対してグループというデータ構造を用意し、モデルはグループの集まりであるとします。

以下を行います。

マテリアルクラスの作成
グループクラスの作成
モデルクラスの変更
モデルファイル読み込み処理の変更
モデル描画処理の変更

プロジェクトを開く

11．で作成したモデルビューワプロジェクトを開きます。

モデルに関するデータ構造の変更

マテリアルデータ構造の追加、グループデータ構造の追加、モデルデータ構造の変更等のモデルに関するデータ構造の変更を行ないます。

Model.h の内容を以下のようにします。

// // Model.h // #pragma once #include <vector> class CVector { public: float x, y, z; public: CVector( float a = 0.0, float b = 0.0, float c = 0.0 ) : x(a), y(b), z(c) {} }; class CIndexedTriangle { public: unsigned int m_ui3IndexVertex[3]; // 頂点番号 public: CIndexedTriangle() { m_ui3IndexVertex[0] = -1; m_ui3IndexVertex[1] = -1; m_ui3IndexVertex[2] = -1; } }; class CMaterial { public: CMaterial() { m_f4Ambient[0] = 0.2f; m_f4Ambient[1] = 0.2f; m_f4Ambient[2] = 0.2f; m_f4Ambient[3] = 1.0f; m_f4Diffuse[0] = 0.8f; m_f4Diffuse[1] = 0.8f; m_f4Diffuse[2] = 0.8f; m_f4Diffuse[3] = 1.0f; m_f4Specular[0] = 0.0f; m_f4Specular[1] = 0.0f; m_f4Specular[2] = 0.0f; m_f4Specular[3] = 1.0f; m_fShininess = 0.0f; } public: float m_f4Ambient[4]; float m_f4Diffuse[4]; float m_f4Specular[4]; float m_fShininess; std::string m_strName; }; class CModel; // CGroup内で使用するCModelメンバのための前方宣言 class CGroup { public: std::string m_strName; // グループ名 std::vector<unsigned int> m_vuiIndexIndexedTriangle; // 三角形番号配列 CMaterial m_material; // マテリアル CModel* m_pModel; // モデルへのポインタ private: unsigned int m_auiVboID[3]; public: CGroup( CModel* pModel ) { m_pModel = pModel; memset( m_auiVboID, 0x00, 3 * sizeof( unsigned int ) ); } virtual ~CGroup(){}; unsigned int GetTriangleVertexVboID() { return m_auiVboID[0]; } unsigned int GetEdgeVertexIndexVboID() { return m_auiVboID[1]; } unsigned int GetTriangleVertexNormalVboID() { return m_auiVboID[2]; } void MakeVBO(); void DestroyVBO(); }; class CModel { public: std::vector<CVector> m_vVertex; // 頂点配列 std::vector<CIndexedTriangle> m_vIndexedTriangle; // 三角形配列 std::vector<CGroup*> m_vpGroup; // グループ配列 public: CModel(){} ~CModel() { Clear(); } private: void Clear(); public: const CModel& operator = ( const CModel& model ); void MakeVBO(); void DestroyVBO(); };

Model.cpp の内容を以下のようにします。

// // Model.cpp // #include "stdafx.h" #include "Model.h" #include "OpenGLExtFuncs.h" void CGroup::MakeVBO() { // VBO ID 配列の生成 if( 0 == m_auiVboID[0] ) { glGenBuffers( 3, m_auiVboID ); } if( 0 == m_vuiIndexIndexedTriangle.size() ) { return; } // 三角形頂点配列 unsigned int uiCountData = m_vuiIndexIndexedTriangle.size() * 3 * 3; // １つの三角形は、３頂点。１頂点は３座標値。 float* afTriangleVertex = new float[uiCountData]; for( unsigned int uiIndexTriangle = 0; uiIndexTriangle < m_vuiIndexIndexedTriangle.size(); uiIndexTriangle++ ) { // 頂点番号保持三角形の番号の取得 unsigned int uiIndexIndexedTriangle = m_vuiIndexIndexedTriangle[uiIndexTriangle]; // 頂点番号保持三角形の取得 CIndexedTriangle& rIndexedTriangle = m_pModel->m_vIndexedTriangle[uiIndexIndexedTriangle]; for( unsigned int ui3 = 0; ui3 < 3; ui3++ ) { // 頂点番号から頂点データの取得 CVector& rVertex = m_pModel->m_vVertex[rIndexedTriangle.m_ui3IndexVertex[ui3]]; afTriangleVertex[uiIndexTriangle * 9 + ui3 * 3 + 0] = rVertex.x; afTriangleVertex[uiIndexTriangle * 9 + ui3 * 3 + 1] = rVertex.y; afTriangleVertex[uiIndexTriangle * 9 + ui3 * 3 + 2] = rVertex.z; } } glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, GetTriangleVertexVboID() ); glBufferData( GL_ARRAY_BUFFER, uiCountData * sizeof( float ), afTriangleVertex, GL_STATIC_DRAW ); glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, 0 ); // バインドの解除 delete afTriangleVertex; // VRAMに転送するデータはglBufferDataによって、VRAM上にデータが置かれる。RAM上にデータは不要。 // 稜線頂点番号配列 uiCountData = m_vuiIndexIndexedTriangle.size() * 3 * 2; // 一つの三角形は、３つの稜線。１つの稜線は、２つの頂点。 unsigned int* auiEdgeVertexIndex = new unsigned int[uiCountData]; for( unsigned int uiIndexTriangle = 0; uiIndexTriangle < m_vuiIndexIndexedTriangle.size(); uiIndexTriangle++ ) { auiEdgeVertexIndex[uiIndexTriangle * 6 + 0] = uiIndexTriangle * 3 + 0; auiEdgeVertexIndex[uiIndexTriangle * 6 + 1] = uiIndexTriangle * 3 + 1; auiEdgeVertexIndex[uiIndexTriangle * 6 + 2] = uiIndexTriangle * 3 + 1; auiEdgeVertexIndex[uiIndexTriangle * 6 + 3] = uiIndexTriangle * 3 + 2; auiEdgeVertexIndex[uiIndexTriangle * 6 + 4] = uiIndexTriangle * 3 + 2; auiEdgeVertexIndex[uiIndexTriangle * 6 + 5] = uiIndexTriangle * 3 + 0; } glBindBuffer( GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, GetEdgeVertexIndexVboID() ); glBufferData( GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, uiCountData * sizeof( unsigned int ), auiEdgeVertexIndex, GL_STATIC_DRAW ); glBindBuffer( GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 0 ); // バインドの解除 delete auiEdgeVertexIndex; // VRAMに転送するデータはglBufferDataによって、VRAM上にデータが置かれる。RAM上にデータは不要。 // 三角形頂点法線配列 uiCountData = m_vuiIndexIndexedTriangle.size() * 3 * 3; // // １つの三角形は、３頂点。１頂点は３ベクトル値。 float* afTriangleVertexNormal = new float[uiCountData]; for( unsigned int uiIndexTriangle = 0; uiIndexTriangle < m_vuiIndexIndexedTriangle.size(); uiIndexTriangle++ ) { // 頂点番号保持三角形の番号の取得 unsigned int uiIndexIndexedTriangle = m_vuiIndexIndexedTriangle[uiIndexTriangle]; // 頂点番号保持三角形の取得 CIndexedTriangle& rIndexedTriangle = m_pModel->m_vIndexedTriangle[uiIndexIndexedTriangle]; // 三角形の３頂点座標の取得 CVector& rVertex0 = m_pModel->m_vVertex[rIndexedTriangle.m_ui3IndexVertex[0]]; CVector& rVertex1 = m_pModel->m_vVertex[rIndexedTriangle.m_ui3IndexVertex[1]]; CVector& rVertex2 = m_pModel->m_vVertex[rIndexedTriangle.m_ui3IndexVertex[2]]; // １点目から２点目へのベクトル、２点目から３点目へのベクトルを求める CVector vector01( rVertex1.x - rVertex0.x, rVertex1.y - rVertex0.y, rVertex1.z - rVertex0.z ); CVector vector12( rVertex2.x - rVertex1.x, rVertex2.y - rVertex1.y, rVertex2.z - rVertex1.z ); // ２つのベクトルの法線ベクトルを求める CVector vectorNormal = { vector01.y * vector12.z - vector01.z * vector12.y, vector01.z * vector12.x - vector01.x * vector12.z, vector01.x * vector12.y - vector01.y * vector12.x }; float fLength = (float)sqrt( vectorNormal.x * vectorNormal.x + vectorNormal.y * vectorNormal.y + vectorNormal.z * vectorNormal.z ); vectorNormal.x /= fLength; vectorNormal.y /= fLength; vectorNormal.z /= fLength; // 法線ベクトル値配列にセット afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 0] = vectorNormal.x; afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 1] = vectorNormal.y; afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 2] = vectorNormal.z; afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 3] = vectorNormal.x; afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 4] = vectorNormal.y; afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 5] = vectorNormal.z; afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 6] = vectorNormal.x; afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 7] = vectorNormal.y; afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 8] = vectorNormal.z; } glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, GetTriangleVertexNormalVboID() ); glBufferData( GL_ARRAY_BUFFER, uiCountData * sizeof( float ), afTriangleVertexNormal, GL_STATIC_DRAW ); glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, 0 ); // バインドの解除 delete afTriangleVertexNormal; // VRAMに転送するデータはglBufferDataによって、VRAM上にデータが置かれる。RAM上にデータは不要。 } void CGroup::DestroyVBO() { if( 0 == m_auiVboID[0] ) { return; } glDeleteBuffers( 3, m_auiVboID ); memset( m_auiVboID, 0x00, 3 * sizeof( unsigned int ) ); } void CModel::Clear() { m_vVertex.clear(); m_vIndexedTriangle.clear(); for( unsigned int ui = 0; ui < m_vpGroup.size(); ui++ ) { CGroup* pGroup = m_vpGroup[ui]; delete pGroup; } m_vpGroup.clear(); } const CModel& CModel::operator = ( const CModel& model ) { // メンバーのクリア Clear(); // メンバーのコピー m_vVertex = model.m_vVertex; m_vIndexedTriangle = model.m_vIndexedTriangle; m_vpGroup.assign( model.m_vpGroup.size(), NULL ); for( unsigned int ui = 0; ui < m_vpGroup.size(); ui++ ) { m_vpGroup[ui] = new CGroup( *model.m_vpGroup[ui] ); // グループのコピー m_vpGroup[ui]->m_pModel = this; // コピー元Modelを指しているのを、コピー先Modelを指すように変更する。 } return *this; } void CModel::MakeVBO() { for( unsigned int uiIndexGroup = 0; uiIndexGroup < m_vpGroup.size(); uiIndexGroup++ ) { m_vpGroup[uiIndexGroup]->MakeVBO(); } } void CModel::DestroyVBO() { for( unsigned int uiIndexGroup = 0; uiIndexGroup < m_vpGroup.size(); uiIndexGroup++ ) { m_vpGroup[uiIndexGroup]->DestroyVBO(); } }

ファイル読み込み処理の変更

データ構造の変更にあわせて、ファイル読み込み処理を、変更後のデータ構造に対応したものへ変更します。

LoadStlFile.cpp のLoadStlFile関数の内容を以下のようにします。

bool LoadStlFile( const char* pszFileName, CModel& model ) { （・・・略・・・） while( 1 ) { （・・・略・・・） else if( 0 == _stricmp( pszToken, "endfacet" ) ) { model.m_vpGroup[0]->m_vuiIndexIndexedTriangle[uiIndexTriangle] = uiIndexTriangle; uiIndexTriangle++; continue; } else if( 0 == _stricmp( pszToken, "solid" ) ) { // ソリッド名 CGroup* pGroup_new = new CGroup(&model); pGroup_new->m_vuiIndexIndexedTriangle.assign( uiCountTriangle, 0 ); float f4Ambient[4] = { 0.25f, 0.20725f, 0.20725f, 1.0f }; float f4Diffuse[4] = { 1.0f, 0.829f, 0.829f, 1.0f }; float f4Specular[4] = { 0.296648f, 0.296648f, 0.296648f, 1.0f }; float fShininess = 0.088f; memcpy( pGroup_new->m_material.m_f4Ambient, f4Ambient, 4 * sizeof(float) ); memcpy( pGroup_new->m_material.m_f4Diffuse, f4Diffuse, 4 * sizeof(float) ); memcpy( pGroup_new->m_material.m_f4Specular, f4Specular, 4 * sizeof(float) ); pGroup_new->m_material.m_fShininess = fShininess; model.m_vpGroup.push_back( pGroup_new ); continue; } } （・・・略・・・） }

描画処理の変更

データ構造の変更にあわせて、描画処理を、変更後のデータ構造に対応したものへ変更します。

ModelViewerView.cpp のCModelViewerView::RenderModel関数の内容を以下のようにします。

void CModelViewerView::RenderModel( ERENDERMODE eRenderMode ) { if( 0 == m_model.m_vVertex.size() ) { return; } unsigned int uiIndexTriangle; unsigned int uiIndexLine; unsigned int uiIndexPoint; unsigned int ui3; glPushAttrib( GL_ALL_ATTRIB_BITS ); // アトリビュート復帰できるように、一つ追加 // 頂点配列の有効化 glEnableClientState( GL_VERTEX_ARRAY ); for( unsigned int uiIndexGroup = 0; uiIndexGroup < m_model.m_vpGroup.size(); uiIndexGroup++ ) { CGroup* pGroup = m_model.m_vpGroup[uiIndexGroup]; if( 0 == pGroup->m_vuiIndexIndexedTriangle.size() ) { continue; } if( RM_PICK_GROUPID == eRenderMode ) { glColor3ub( GetRValue( uiIndexGroup ), GetGValue( uiIndexGroup ), GetBValue( uiIndexGroup ) ); } // 頂点配列の指定 glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, pGroup->GetTriangleVertexVboID() ); // VBO glVertexPointer( 3, GL_FLOAT, 0, (float*)0 ); glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, 0 ); // バインドの解除 // 面 if( m_bRenderFace ) { if( RM_PICK_ELEMENTID == eRenderMode ) { glEnableClientState( GL_COLOR_ARRAY ); glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, GetTriangleIdColorVboID() ); // VBO glColorPointer( 4, // Must be 4. GL_UNSIGNED_BYTE, 0, (GLubyte*)0 ); glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, 0 ); // バインドの解除 } else if( RM_PICK_ELEMENTTYPE == eRenderMode ) { glColor3f( 1.0f, 0.0f, 0.0f ); } else if( RM_PICK_GROUPID == eRenderMode ) { // 色はグループループの先頭で設定 } else //if( RM_RENDER == eRenderMode ) { glEnable( GL_LIGHTING ); // 光源の効果を有効にする。 // マテリアル設定 glMaterialfv( GL_FRONT_AND_BACK, GL_AMBIENT, pGroup->m_material.m_f4Ambient ); glMaterialfv( GL_FRONT_AND_BACK, GL_DIFFUSE, pGroup->m_material.m_f4Diffuse ); glMaterialfv( GL_FRONT_AND_BACK, GL_SPECULAR, pGroup->m_material.m_f4Specular ); glMaterialf( GL_FRONT_AND_BACK, GL_SHININESS, pGroup->m_material.m_fShininess ); glEnableClientState( GL_NORMAL_ARRAY ); // 法線ベクトル配列の有効化 glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, pGroup->GetTriangleVertexNormalVboID() ); // VBO glNormalPointer( GL_FLOAT, 0, 0 ); glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, 0 ); // バインドの解除 } glDrawArrays( GL_TRIANGLES, 0, pGroup->m_vuiIndexIndexedTriangle.size() * 3 ); glDisableClientState( GL_NORMAL_ARRAY ); glDisable( GL_LIGHTING ); glDisableClientState( GL_COLOR_ARRAY ); // ピック面の描画 if( RM_RENDER == eRenderMode ) { if( uiIndexGroup == m_auiName_picked[0] && RET_FACE == m_auiName_picked[1] ) { uiIndexTriangle = m_auiName_picked[2]; glColor3f( 1.0f, 1.0f, 0.0f ); glDrawArrays( GL_TRIANGLES, uiIndexTriangle * 3, 3 ); } } } // 線 if( m_bRenderLine ) { glLineWidth( 2.0 ); if( RM_PICK_ELEMENTID == eRenderMode ) { glBindBuffer( GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, pGroup->GetEdgeVertexIndexVboID() ); // VBO for( uiIndexTriangle = 0; uiIndexTriangle < pGroup->m_vuiIndexIndexedTriangle.size(); uiIndexTriangle++ ) { for( ui3 = 0; ui3 < 3; ui3++ ) { uiIndexLine = uiIndexTriangle * 3 + ui3; glColor3ub( GetRValue( uiIndexLine ), GetGValue( uiIndexLine ), GetBValue( uiIndexLine ) ); glDrawElements( GL_LINES, 2, GL_UNSIGNED_INT, (unsigned int*)( 2 * uiIndexLine * sizeof( unsigned int ) ) ); } } glBindBuffer( GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 0 ); // バインドの解除 } else { if( RM_PICK_ELEMENTTYPE == eRenderMode ) { glColor3f( 0.0f, 1.0f, 0.0f ); } else if( RM_PICK_GROUPID == eRenderMode ) { // 色はグループループの先頭で設定 } else // if( RM_RENDER == eRenderMode ) { glColor3f( 0.0f, 0.5f, 0.5f ); } glBindBuffer( GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, pGroup->GetEdgeVertexIndexVboID() ); // VBO glDrawElements( GL_LINES, pGroup->m_vuiIndexIndexedTriangle.size() * 3 * 2, GL_UNSIGNED_INT, (unsigned int*)0 ); glBindBuffer( GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 0 ); // バインドの解除 } // ピック線の描画 if( RM_RENDER == eRenderMode ) { if( uiIndexGroup == m_auiName_picked[0] && RET_LINE == m_auiName_picked[1] ) { uiIndexLine = m_auiName_picked[2]; glLineWidth( 5.0f ); glColor3f( 0.0f, 1.0f, 1.0f ); glBindBuffer( GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, pGroup->GetEdgeVertexIndexVboID() ); // VBO glDrawElements( GL_LINES, 2, GL_UNSIGNED_INT, (unsigned int*)( 2 * uiIndexLine * sizeof( unsigned int ) ) ); glBindBuffer( GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER, 0 ); // バインドの解除 } } } // 点 if( m_bRenderPoint ) { glPointSize( 5.0 ); if( RM_PICK_ELEMENTID == eRenderMode ) { glEnableClientState( GL_COLOR_ARRAY ); glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, GetVertexIdColorVboID() ); // VBO glColorPointer( 4, // Must be 4. GL_UNSIGNED_BYTE, 0, (GLubyte*)0 ); glBindBuffer( GL_ARRAY_BUFFER, 0 ); // バインドの解除 } else if( RM_PICK_ELEMENTTYPE == eRenderMode ) { glColor3f( 0.0f, 0.0f, 1.0f ); } else if( RM_PICK_GROUPID == eRenderMode ) { // 色はグループループの先頭で設定 } else //if( RM_RENDER == eRenderMode ) { glColor3f( 0.5f, 0.0f, 0.5f ); } glDrawArrays( GL_POINTS, 0, pGroup->m_vuiIndexIndexedTriangle.size() * 3 ); glDisableClientState( GL_COLOR_ARRAY ); // ピック点の描画 if( RM_RENDER == eRenderMode ) { if( uiIndexGroup == m_auiName_picked[0] && RET_POINT == m_auiName_picked[1] ) { uiIndexPoint = m_auiName_picked[2]; glPointSize( 10.0f ); glColor3f( 1.0f, 0.0f, 1.0f ); glDrawArrays( GL_POINTS, uiIndexPoint, 1 ); } } } } // 頂点配列の無効化 glDisableClientState( GL_VERTEX_ARRAY ); glPopAttrib(); // アトリビュートの復帰 return; }

要素選択関数の変更

ピックOpenGLレンダラクラスの要素選択関数を、モデルデータ構造の変更に対応したものへ変更します。
描画のモードに関する列挙型の定義に、グループ番号ピック描画モードを追加します。
グループ番号ピック描画モードでモデルを描画し、描画後、ピック領域のピクセルの色を読み取り、グループ番号をピック領域の名前列の1番目にセットする処理を追加します。

OpenGLPickView.cpp の enum ERENDERMODE に、RM_PICK_GROUPID を追加します。

// Render Mode enum ERENDERMODE { RM_UNDEFINED = 0, RM_RENDER, // 通常描画 RM_PICK_GROUPID, // ピック描画（グループ番号） RM_PICK_ELEMENTTYPE,// ピック描画（要素タイプ） RM_PICK_ELEMENTID, // ピック描画（要素番号） };

OpenGLPickView.cpp のCOpenGLPickView::DoPicking関数の内容を以下のようにします。

// ピッキング int COpenGLPickView::DoPicking( int x, int y ) { （・・・略・・・） // ピック領域の色をピック名配列に変換 for( unsigned int ui = 0; ui < PICKREGIONPIXELCOUNT; ++ui ) { （・・・略・・・） } if( 0 != iCountHit ) { // ヒットあり // ピック描画（要素番号別）（・・・略・・・） // ピック領域の色をピック名配列に変換（・・・略・・・） // ピック描画（グループ番号別） glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT ); RenderModel( RM_PICK_GROUPID ); glReadPixels( x - PICKREGIONOFFSET, m_cy - y - PICKREGIONOFFSET, 1 + 2 * PICKREGIONOFFSET, 1 + 2 * PICKREGIONOFFSET, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, abtColorPickRegionPixel ); // ピック領域の色をピック名配列に変換 for( unsigned int ui = 0; ui < PICKREGIONPIXELCOUNT; ui++ ) { r = abtColorPickRegionPixel[ui * 4 + 0]; g = abtColorPickRegionPixel[ui * 4 + 1]; b = abtColorPickRegionPixel[ui * 4 + 2]; // 色を番号に変換し、名前配列にセット aauiNamePickRegionPixel[ui][0] = RGB( r, g, b ); } // ピック領域ピクセルを鑑定し、ピック要素を特定する IdentifyPickRegionPixels( PICKREGIONPIXELCOUNT, aauiNamePickRegionPixel ); } （・・・略・・・） }

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

実行

実行し、動作を確認します。
（11．で作成したモデルビューワと動作上の変化はありません。）

sphere.stlファイルの読み込み
（「メニュー／表示／描画」で、点、線を非描画にしています。）

ダウンロード

ソースファイルダウンロード (ModelViewerOpenGLMFC2015_12_modelgroup.zip)