14．頂点法線ベクトルデータを使用した描画

13．で作成したモデルビューワは、光源の効果の利用に際して面法線ベクトルデータを使用した描画を行っています。面法線ベクトルデータを使用した描画の場合、面の折れ目が目立ちます。

頂点法線ベクトルデータを使用した描画を行うと、面の折れを目を立たなくすることができます。

解説

以下を行います。

• Modelクラスに、メンバー変数（頂点法線配列）の追加
• IndexedTriangleクラスに、メンバー変数（頂点法線番号）の追加
• GroupクラスのVBO作成処理の変更（頂点法線配列への対応）
• OBJファイル読み込み処理の変更（頂点法線配列への対応）

プロジェクトを開く

13．で作成したモデルビューワプロジェクトを開きます。

Modelクラスに、メンバー変数（頂点法線配列）の追加

Modelクラスに、頂点法線配列（m_vVectorVertexNormal）を追加します。
Model.h の Model クラス宣言の内容を以下のようにします。

class CModel { public: std::vector<CVector> m_vVertex; // 頂点配列 std::vector<CVector> m_vVectorVertexNormal; // 頂点法線配列 std::vector<CIndexedTriangle> m_vIndexedTriangle; // 三角形配列 std::vector<CGroup*> m_vpGroup; // グループ配列 （・・・略・・・） };

Model.cpp の Model クラスのClear関数と イコールオペレータ関数に、頂点法線配列（m_vVectorVertexNormal）に関する処理を追加します。

void CModel::Clear() { m_vVertex.clear(); m_vVectorVertexNormal.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_vVectorVertexNormal = model.m_vVectorVertexNormal; 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; }

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

IndexedTriangleクラスに、メンバー変数（頂点法線番号）の追加

IndexedTriangleクラスに、頂点法線番号（m_ui3IndexVertexNormal）を追加します

IndexedTriangleクラスの内容を以下のようにします。

class CIndexedTriangle { public: unsigned int m_ui3IndexVertex[3]; // 頂点番号 unsigned int m_ui3IndexVertexNormal[3]; // 頂点法線番号 public: CIndexedTriangle() { m_ui3IndexVertex[0] = -1; m_ui3IndexVertex[1] = -1; m_ui3IndexVertex[2] = -1; m_ui3IndexVertexNormal[0] = -1; m_ui3IndexVertexNormal[1] = -1; m_ui3IndexVertexNormal[2] = -1; } };

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

GroupクラスのVBO作成処理の変更（頂点法線配列への対応）

GroupクラスのVBO作成処理の「面法線を計算し、頂点の法線として設定する処理」について、「頂点法線配列がある場合には、面法線を計算せず、頂点法線配列の値を設定する処理」に変更します。

Model.h の内容を以下のようにします。

void CGroup::MakeVBO() { // VBO ID 配列の生成 （・・・略・・・） // 三角形頂点配列 （・・・略・・・） // 稜線頂点番号配列 （・・・略・・・） // 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]; // 頂点法線か面法線か if( -1 != rIndexedTriangle.m_ui3IndexVertexNormal[0] && -1 != rIndexedTriangle.m_ui3IndexVertexNormal[1] && -1 != rIndexedTriangle.m_ui3IndexVertexNormal[2] ) { // 頂点法線 // 三角形の３頂点ベクトルの取得 CVector& rVector0 = m_pModel->m_vVectorVertexNormal[rIndexedTriangle.m_ui3IndexVertexNormal[0]]; CVector& rVector1 = m_pModel->m_vVectorVertexNormal[rIndexedTriangle.m_ui3IndexVertexNormal[1]]; CVector& rVector2 = m_pModel->m_vVectorVertexNormal[rIndexedTriangle.m_ui3IndexVertexNormal[2]]; // 法線ベクトル値配列にセット afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 0] = rVector0.x; afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 1] = rVector0.y; afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 2] = rVector0.z; afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 3] = rVector1.x; afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 4] = rVector1.y; afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 5] = rVector1.z; afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 6] = rVector2.x; afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 7] = rVector2.y; afTriangleVertexNormal[uiIndexTriangle * 9 + 8] = rVector2.z; } else { // 面法線 // 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。 }

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

OBJファイル読み込み処理の変更（頂点法線配列への対応）

OBJファイルのファイルフォーマットは、頂点法線を扱うことができます。
13.で作成したOBJファイル読み込み処理は、頂点法線データを読み飛ばしていました。
頂点法線データを読み込むように変更します。

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

bool LoadObjFile( const char* pszFileName, CModel& model ) { if( NULL == pszFileName ) { return false; } FILE* pFILE; if( 0 != fopen_s( &pFILE, pszFileName, "rt" ) ) { return false; } // グループ、マテリアル読み込み CGroup* pGroup_current = AddGroup( &model, NONAME ); std::vector<CMaterial> vMaterial; vMaterial.push_back( CMaterial() ); vMaterial.back().m_strName = NONAME; while( 1 ) { char szReadString[READSTRINGBUFFERLEN]; if( NULL == fgets( szReadString, READSTRINGBUFFERLEN, pFILE ) ) { break; } const char cszDelimiter[] = ", \r\n\t"; char* pszContext; char* pszToken = strtok_s( szReadString, cszDelimiter, &pszContext ); if( NULL == pszToken ) { continue; } switch( pszToken[0] ) { case 'm': pszToken = strtok_s( NULL, "\r\n", &pszContext ); LoadMtlFile( vMaterial, pszToken, pszFileName ); break; case 'g': /* group */ pszToken = strtok_s( NULL, "\r\n", &pszContext ); if( NULL == pszToken ) { AddGroup( &model, NONAME ); } else { AddGroup( &model, pszToken ); } break; } } rewind( pFILE ); pGroup_current = FindGroup( &model, NONAME ); while( 1 ) { char szReadString[READSTRINGBUFFERLEN]; if( NULL == fgets( szReadString, READSTRINGBUFFERLEN, pFILE ) ) { break; } const char cszDelimiter[] = ", \r\n\t"; char* pszContext; char* pszToken = strtok_s( szReadString, cszDelimiter, &pszContext ); if( NULL == pszToken ) { continue; } char* pszTokenV; CGroup* pGroup_back; CVector vertex; CVector normalvector; CIndexedTriangle indexedtriangle; CIndexedTriangle indexedtriangle_back; switch( pszToken[0] ) { case '#': /* comment */ break; case 'v': /* v, vn, vt */ pszTokenV = strtok_s( NULL, "\r\n", &pszContext ); switch( pszToken[1] ) { case '\0': /* vertex */ sscanf_s( pszTokenV, "%f %f %f", &vertex.x, &vertex.y, &vertex.z ); model.m_vVertex.push_back( vertex ); break; case 'n': /* normal */ sscanf_s( pszTokenV, "%f %f %f", &normalvector.x, &normalvector.y, &normalvector.z ); model.m_vVectorVertexNormal.push_back( normalvector ); break; case 't': /* texcoord */ break; default: return false; } break; case 'u': pszToken = strtok_s( NULL, "\r\n", &pszContext ); pGroup_current->m_material = FindMaterial( vMaterial, pszToken ); break; case 'g': /* group */ pszToken = strtok_s( NULL, "\r\n", &pszContext ); pGroup_back = pGroup_current; if( NULL == pszToken ) { pGroup_current = FindGroup( &model, NONAME ); } else { pGroup_current = FindGroup( &model, pszToken ); } pGroup_current->m_material = pGroup_back->m_material; break; case 'f': /* face */ { unsigned int v = 0; unsigned int n = 0; unsigned int t = 0; pszToken = strtok_s( NULL, cszDelimiter, &pszContext ); /* can be one of %d, %d//%d, %d/%d, %d/%d/%d %d//%d */ if( strstr( pszToken, "//" ) ) { /* v//n */ sscanf_s( pszToken, "%d//%d", &v, &n ); indexedtriangle = CIndexedTriangle(); // 初期化 indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[0] = v - 1; indexedtriangle.m_ui3IndexVertexNormal[0] = n - 1; pszToken = strtok_s( NULL, cszDelimiter, &pszContext ); sscanf_s( pszToken, "%d//%d", &v, &n ); indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[1] = v - 1; indexedtriangle.m_ui3IndexVertexNormal[1] = n - 1; pszToken = strtok_s( NULL, cszDelimiter, &pszContext ); sscanf_s( pszToken, "%d//%d", &v, &n ); indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[2] = v - 1; indexedtriangle.m_ui3IndexVertexNormal[2] = n - 1; pGroup_current->m_vuiIndexIndexedTriangle.push_back( (unsigned int)model.m_vIndexedTriangle.size() ); model.m_vIndexedTriangle.push_back( indexedtriangle ); while( NULL != ( pszToken = strtok_s( NULL, cszDelimiter, &pszContext ) ) ) { sscanf_s( pszToken, "%d//%d", &v, &n ); indexedtriangle_back = indexedtriangle; indexedtriangle = CIndexedTriangle(); // 初期化 indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[0] = indexedtriangle_back.m_ui3IndexVertex[0]; indexedtriangle.m_ui3IndexVertexNormal[0] = indexedtriangle_back.m_ui3IndexVertexNormal[0]; indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[1] = indexedtriangle_back.m_ui3IndexVertex[2]; indexedtriangle.m_ui3IndexVertexNormal[1] = indexedtriangle_back.m_ui3IndexVertexNormal[2]; indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[2] = v - 1; indexedtriangle.m_ui3IndexVertexNormal[2] = n - 1; pGroup_current->m_vuiIndexIndexedTriangle.push_back( (unsigned int)model.m_vIndexedTriangle.size() ); model.m_vIndexedTriangle.push_back( indexedtriangle ); } } else if( 3 == sscanf_s( pszToken, "%d/%d/%d", &v, &t, &n ) ) { /* v/t/n */ indexedtriangle = CIndexedTriangle(); // 初期化 indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[0] = v - 1; indexedtriangle.m_ui3IndexVertexNormal[0] = n - 1; pszToken = strtok_s( NULL, cszDelimiter, &pszContext ); sscanf_s( pszToken, "%d/%d/%d", &v, &t, &n ); indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[1] = v - 1; indexedtriangle.m_ui3IndexVertexNormal[1] = n - 1; pszToken = strtok_s( NULL, cszDelimiter, &pszContext ); sscanf_s( pszToken, "%d/%d/%d", &v, &t, &n ); indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[2] = v - 1; indexedtriangle.m_ui3IndexVertexNormal[2] = n - 1; pGroup_current->m_vuiIndexIndexedTriangle.push_back( (unsigned int)model.m_vIndexedTriangle.size() ); model.m_vIndexedTriangle.push_back( indexedtriangle ); while( NULL != ( pszToken = strtok_s( NULL, cszDelimiter, &pszContext ) ) ) { sscanf_s( pszToken, "%d/%d/%d", &v, &t, &n ); indexedtriangle_back = indexedtriangle; indexedtriangle = CIndexedTriangle(); // 初期化 indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[0] = indexedtriangle_back.m_ui3IndexVertex[0]; indexedtriangle.m_ui3IndexVertexNormal[0] = indexedtriangle_back.m_ui3IndexVertexNormal[0]; indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[1] = indexedtriangle_back.m_ui3IndexVertex[2]; indexedtriangle.m_ui3IndexVertexNormal[1] = indexedtriangle_back.m_ui3IndexVertexNormal[2]; indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[2] = v - 1; indexedtriangle.m_ui3IndexVertexNormal[2] = n - 1; pGroup_current->m_vuiIndexIndexedTriangle.push_back( (unsigned int)model.m_vIndexedTriangle.size() ); model.m_vIndexedTriangle.push_back( indexedtriangle ); } } else if( 2 == sscanf_s( pszToken, "%d/%d", &v, &t ) ) { /* v/t */ indexedtriangle = CIndexedTriangle(); // 初期化 indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[0] = v - 1; pszToken = strtok_s( NULL, cszDelimiter, &pszContext ); sscanf_s( pszToken, "%d/%d", &v, &t ); indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[1] = v - 1; pszToken = strtok_s( NULL, cszDelimiter, &pszContext ); sscanf_s( pszToken, "%d/%d", &v, &t ); indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[2] = v - 1; pGroup_current->m_vuiIndexIndexedTriangle.push_back( (unsigned int)model.m_vIndexedTriangle.size() ); model.m_vIndexedTriangle.push_back( indexedtriangle ); while( NULL != ( pszToken = strtok_s( NULL, cszDelimiter, &pszContext ) ) ) { sscanf_s( pszToken, "%d/%d", &v, &t ); indexedtriangle_back = indexedtriangle; indexedtriangle = CIndexedTriangle(); // 初期化 indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[0] = indexedtriangle_back.m_ui3IndexVertex[0]; indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[1] = indexedtriangle_back.m_ui3IndexVertex[2]; indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[2] = v - 1; pGroup_current->m_vuiIndexIndexedTriangle.push_back( (unsigned int)model.m_vIndexedTriangle.size() ); model.m_vIndexedTriangle.push_back( indexedtriangle ); } } else { /* v */ sscanf_s( pszToken, "%d", &v ); indexedtriangle = CIndexedTriangle(); // 初期化 indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[0] = v - 1; pszToken = strtok_s( NULL, cszDelimiter, &pszContext ); sscanf_s( pszToken, "%d", &v ); indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[1] = v - 1; pszToken = strtok_s( NULL, cszDelimiter, &pszContext ); sscanf_s( pszToken, "%d", &v ); indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[2] = v - 1; pGroup_current->m_vuiIndexIndexedTriangle.push_back( (unsigned int)model.m_vIndexedTriangle.size() ); model.m_vIndexedTriangle.push_back( indexedtriangle ); while( NULL != ( pszToken = strtok_s( NULL, cszDelimiter, &pszContext ) ) ) { sscanf_s( pszToken, "%d", &v ); indexedtriangle_back = indexedtriangle; indexedtriangle = CIndexedTriangle(); // 初期化 indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[0] = indexedtriangle_back.m_ui3IndexVertex[0]; indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[1] = indexedtriangle_back.m_ui3IndexVertex[2]; indexedtriangle.m_ui3IndexVertex[2] = v - 1; pGroup_current->m_vuiIndexIndexedTriangle.push_back( (unsigned int)model.m_vIndexedTriangle.size() ); model.m_vIndexedTriangle.push_back( indexedtriangle ); } } } break; default: break; } } fclose( pFILE ); if( 0 == model.m_vVertex.size() || 0 == model.m_vIndexedTriangle.size() ) { return false; } return true; }

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、couch.objファイルを読み込み、面の折れを目が立たない描画になっているのを確認します。

couch.objファイルの読み込み
（面の折れ目が目立たない描画になっています）
（「メニュー／表示／描画」で、点、線を非描画にしています。）
（画像をクリックすると大きい画像が表示されます）


参考）13．で作成したモデルビューワで、couch.objの読み込み
（面の折れ目が目立つ描画になっています）
（「メニュー／表示／描画」で、点、線を非描画にしています。）
（画像をクリックすると大きい画像が表示されます）

ダウンロード

ソースファイルダウンロード ( ModelViewerOpenGLWinAPI2015_14_vertexnormalvector.zip )

関連ページ

前項目：13．「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読み込みに対応する