OpenGL de プログラミング

「lib3ds」で読み込んだデータは法線情報を格納していない。
そのため、法線は計算する必要がある。

ただし、「lib3ds」には法線計算の関数が用意されている。

面法線の計算には、「lib3ds_mesh_calculate_face_normals関数」を使用する。

---

■void lib3ds_mesh_calculate_face_normals(Lib3dsMesh *mesh, float (*face_normals)[3]);
【第1引数】
着目しているメッシュ。
【第2引数】
float[3]へのポインタ。

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【例】

mesh = m_model->meshes[mLoop];//mLoop番目のメッシュへのポインタ
…　…
float (*normals)[3] = new float[mesh->nfaces][3];
lib3ds_mesh_calculate_face_normals(mesh,&normals[0]);//メッシュの各面の法線を計算
…　…

つまり、loop番目の面法線は
(nx,ny,nz) = (normals[loop][0], normals[loop][1], normals[loop][2])
となる。

頂点法線の場合は、「lib3ds_mesh_calculate_vertex_normals関数」を使う。

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■void lib3ds_mesh_calculate_vertex_normals(Lib3dsMesh *mesh, float (*normals)[3]);
【第1引数】
着目しているメッシュ
【第2引数】
float[3]へのポインタ。

---

【例】

mesh = m_model->meshes[mLoop];//mLoop番目のメッシュへのポインタ
…　…
float (*vertNormals)[3] = new float[mesh->nfaces*3][3];//メッシュの頂点単位での法線
lib3ds_mesh_calculate_vertex_normals(mesh,&vertNormals[0]);
…　…

つまり、loop番目の面の頂点法線は
１頂点目：(nx,ny,nz)=(vertNormals[loop*3][0], vertNormals[loop*3][1], vertNormals[loop*3][2]);
２頂点目：(nx,ny,nz)=(vertNormals[loop*3+1][0], vertNormals[loop*3+1][1], vertNormals[loop*3+1][2]);
３頂点目：(nx,ny,nz)=(vertNormals[loop*3+2][0], vertNormals[loop*3+2][1], vertNormals[loop*3+2][2]);
でアクセスできる。

• lib3ds編03::まとめコード1(面法線)
• lib3ds編03::まとめコード2(頂点法線)

法線情報をもって、なおかつ頂点配列を使用する場合はそのままデータを取り出しても
上手く描画できない。

描画の際に使用する「頂点番号を指すインデックス」と「法線の格納された配列」の格納順が
一致していないからである。

シンプルな方法としては、描画順に並べ直して、インデックスが「0,1,2,3...」となるように
並べ直して頂点配列にする方法がある。

【例】

//メッシュ構造体
struct Mesh
{
	int nIndex;
	std::vector<float> vertex;
	std::vector<float> normal;
	std::vector<unsigned int> index;
	int flag;
};
std::vector<Mesh> eachMesh;
…　…
//--- function Object ---//
class CIncrement
{
private:
	unsigned int num;
public:
	CIncrement():num(0){}//コンストラクタ
	
	unsigned int operator()()
	{	
		return num++;
	}
};
…　…
void load3dsModel()
{
	Lib3dsFile *m_model; //モデル全体
	Lib3dsMesh *mesh; //メッシュ単位

	//モデル読み込み
	m_model = lib3ds_file_open(modelname);
	if(m_model==NULL)
	{
		std::cerr << "can't Open file\n";
		exit(0);
	}

	eachMesh.resize(m_model->nmeshes);//メッシュ分メモリ確保
	for(int loop = 0; loop < m_model->nmeshes;++loop)
	{
		mesh = m_model->meshes[loop];//mLoop番目のメッシュへのポインタ
		if(mesh->nfaces == 0) {
			eachMesh[loop].flag = 1;
			continue;
		}//メッシュが無い場合はカット
		

		//法線データの取り出し
		float (*normal)[3] = new float[mesh->nfaces*3][3];
		lib3ds_mesh_calculate_vertex_normals(mesh,&normal[0]);//頂点法線の取り出し
		
		eachMesh[loop].normal.resize(mesh->nfaces*3*3);//法線用メモリ確保(面の数*3頂点*3座標)
		eachMesh[loop].vertex.resize(mesh->nfaces*3*3);//頂点用メモリ確保(頂点数*3要素)

		//頂点データと法線データをインデックスに合わせて格納
		for(int loopX = 0; loopX < mesh->nfaces;++loopX)
		{
			//1頂点目
			memcpy(&eachMesh[loop].normal[loopX*9],&normal[loopX*3][0],sizeof(float)*3);
			memcpy(&eachMesh[loop].vertex[loopX*9],&mesh->vertices[ mesh->faces[loopX].index[0] ][0],sizeof(float)*3);
			//２頂点目
			memcpy(&eachMesh[loop].normal[loopX*9+3],&normal[loopX*3+1][0],sizeof(float)*3);
			memcpy(&eachMesh[loop].vertex[loopX*9+3],&mesh->vertices[ mesh->faces[loopX].index[1] ][0],sizeof(float)*3);
			//3頂点目
			memcpy(&eachMesh[loop].normal[loopX*9+6],&normal[loopX*3+2][0],sizeof(float)*3);
			memcpy(&eachMesh[loop].vertex[loopX*9+6],&mesh->vertices[ mesh->faces[loopX].index[2] ][0],sizeof(float)*3);

		}

		eachMesh[loop].nIndex = mesh->nfaces * 3;
		eachMesh[loop].index.resize( eachMesh[loop].nIndex );//面の数*3頂点分=総インデックス数

		//インデックスデータの設定(0,1,2,3,4...でOK)
		std::generate(eachMesh[loop].index.begin(),eachMesh[loop].index.end(),CIncrement());

		delete [] normal;
		
	}
	
	lib3ds_file_free(m_model);
}
…　…
//描画
glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
glEnableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
for(int loop = 0; loop < MeshNum;++loop)
{	
	if(eachMesh[loop].flag == 1) continue;
	
	glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0,&eachMesh[loop].vertex[0]);
	glNormalPointer(GL_FLOAT,0,&eachMesh[loop].normal[0]);
	glDrawElements(GL_TRIANGLES,eachMesh[loop].nIndex, GL_UNSIGNED_INT, &eachMesh[loop].index[0]);
}
glDisableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);

▲インデックスデータの格納には、「関数オブジェクト」を使用。

「面法線」の場合は設定が少し異なる。
【例】

		//法線データの取り出し
		float (*normal)[3] = new float[mesh->nfaces][3];//面の数*3頂点
		lib3ds_mesh_calculate_face_normals(mesh,&normal[0]);//面法線の取り出し
		
		eachMesh[loop].normal.resize(mesh->nfaces*3*3);//法線用メモリ確保(面の数*3頂点*3座標)
		eachMesh[loop].vertex.resize(mesh->nfaces*3*3);//頂点用メモリ確保(頂点数*3要素)

		//頂点データと法線データをインデックスに合わせて格納
		for(int loopX = 0; loopX < mesh->nfaces;++loopX)
		{
			//1頂点目
			memcpy(&eachMesh[loop].normal[loopX*9],&normal[loopX][0],sizeof(float)*3);
			memcpy(&eachMesh[loop].vertex[loopX*9],&mesh->vertices[ mesh->faces[loopX].index[0] ][0],sizeof(float)*3);
			//２頂点目
			memcpy(&eachMesh[loop].normal[loopX*9+3],&normal[loopX][0],sizeof(float)*3);
			memcpy(&eachMesh[loop].vertex[loopX*9+3],&mesh->vertices[ mesh->faces[loopX].index[1] ][0],sizeof(float)*3);
			//3頂点目
			memcpy(&eachMesh[loop].normal[loopX*9+6],&normal[loopX][0],sizeof(float)*3);
			memcpy(&eachMesh[loop].vertex[loopX*9+6],&mesh->vertices[ mesh->faces[loopX].index[2] ][0],sizeof(float)*3);

		}

このように法線用のメモリが「面の数*3頂点」となり、memcpyのコピー部分も微妙に変わってくる。

• lib3ds編03::まとめコード3(頂点法線+頂点配列)
• lib3ds編03::まとめコード4(面法線+頂点配列)

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(1) int *a[ 5 ];
(2) int ( *a )[ 5 ];
はそれぞれ意味が異なる。

(1)は「int *」を格納する配列が５つ分という事。

(2)は要素数が5である、int[5]へのポインタという事。（ポインタが指すデータは、要素５つの配列)
つまり
a[0][0]、a[0][1]、a[0][2]、a[0][3]、a[0][4]
... ...
a[n][0]、a[n][1]、a[n][2]、a[n][3]、a[n][4]
のような２次元の扱い時に使用される。

■メモリ確保の仕方

メモリ確保をする時は、

int (*a)[3]= new int[2][3];
…　…
delete[] a;

のような感じになる。
この場合は、a[0][0]〜a[1][2]までがアクセス範囲になる。

あるいは、

int** a = new int*[2];
for (int i= 0; i<2; ++i)
{
	a[i]= new int[3];
}
…　…
for (int i= 0; i<2; ++i)
{
	delete[] a[i];//破棄
	delete[] a;
}

がわかりやすいかも。

C++のvectorを使うと

vector<vector<int> > a(2, vector<int>(3));

のような感じ。