COLLADA、TinyXML 和 OpenGL

<triangles count="528" material="Material2">
   <input offset="0" semantic="VERTEX" source="#ID7" />
   <p>0 1 2 1 0 3...</p>
</triangles> 

TiXmlDocument doc("sphere.dae");
doc.LoadFile(); 

XML 文件中的每个元素都对应 TinyXML 中的一个 TiXmlElement 对象。例如，由 <COLLADA> 标识的 COLLADA 文件的根元素可以作为 TiXmlElement 访问。TiXmlDocument 类的 RootElement 函数使这种访问成为可能。

TiXmlElement *root = doc.RootElement();

现在我们有了第一个元素，可以调用 TiXmlNode 或 TiXmlElement 类的任何函数。以下是三个最重要的函数：

• FirstChildElement(const char* name) - 返回与给定名称的第一个子元素相对应的 TiXmlElement
• NextSiblingElement() - 返回与此元素同级位置的下一个元素的 TiXmlElement
• Attribute(const char* name) - 返回与命名属性相对应的 char 数组

前两个函数可以结合使用来迭代 XML 文件中的元素。例如，假设 XML 文件具有以下结构：

<parent>
   child_a>...</child_a>
   child_b>...</child_b>
   child_c>...</child_c>
</parent>

如果名为 parent 的 TiXmlElement 对应于 <parent> 元素，则以下代码将遍历其每个子项：

child = parent->FirstChildElement("child_a");
while(child != NULL) {
   ...
   child = child.NextSiblingElement();
} 

Attribute 函数接受属性名称并以 char 数组的形式返回属性值。例如，如果 child 元素具有名为 name 的属性，则以下代码会将属性值打印到标准输出：

cout << child->Attribute("name") << endl; 

如果属性具有数字值，则 QueryIntValue、QueryFloatValue 和 QueryDoubleValue 函数将以给定类型返回其值。例如，假设 <child> 元素具有一个名为 age 且值为整数的属性。可以使用以下代码获取此值：

int age;
child->QueryIntValue("age", &age);

TinyXML 工具集提供了比此处讨论的更多的类和函数，您可以在此处在线文档中阅读。但是，如果您只想从 COLLADA 文件读取网格数据，那么我们到目前为止讨论的材料就足够了。下一节将展示 ColladaInterface 类如何将 COLLADA 数据读取到 OpenGL 应用程序中。

3. 使用 OpenGL 渲染球体

ColladaInterface 类提供了一个名为 readGeometries 的重要函数，该函数接受一个 ColGeom 结构体向量和一个 COLLADA 文件名。该函数读取 COLLADA 文件中的网格数据并使用它来填充向量。具体来说，该函数为 COLLADA 文件中的每个 <geometry> 元素创建一个 ColGeom 结构体。本节将详细介绍 ColGeom 数据结构，并展示如何将其用于在三维中渲染对象。

3.1 ColGeom 数据结构

如前所述，模型中的每个对象都对应 COLLADA 文件中的一个 <geometry> 元素。为了在 C++ 中访问此信息，*colladainterface.h* 定义了一个名为 ColGeom 的结构体。定义如下：

struct ColGeom {
   std::string name;         // The ID attribute of the <geometry>element
   SourceMap map;            // Contains data in the <source />elements
   GLenum primitive;         // Identifies the primitive type, such as GL_LINES
   int index_count;          // The number of indices used to draw elements
   unsigned short* indices;  // The index data from the element
};
<geometry>   SourceMap map;            // Contains data in the elements
   GLenum primitive;         // Identifies the primitive type, such as GL_LINES
   int index_count;          // The number of indices used to draw elements
   unsigned short* indices;  // The index data from the element
}; 

类型为 SourceMap 的 map 字段包含 <source> 元素在几何体中提供的数据。使用以下语句定义此类型：

typedef std::map<std::string, SourceData> SourceMap;

map 将源的语义名称与其数据匹配。如前所述，语义名称由 <vertices> 元素给出，可以取 POSITION、NORMALS 或 TEXCOORDS 等值。SourceData 元素包含与 <source> 元素对应的网格数据，定义如下：

struct SourceData {
   GLenum type;              // The data type of the mesh data, such as GL_FLOAT
   unsigned int size;        // Size of the mesh data in bytes
   unsigned int stride;      // Number of data values per group
   void* data;               // Mesh data
};

void 指针很危险，但无法提前知道 <source> 元素包含什么类型的数据。如果 <source> 元素包含 <float_array>，则 data 字段由 float 组成。如果 <source> 元素包含 <int_array>，则 data 由 int 组成。

3.2 在 OpenGL 渲染中使用 ColGeom 结构

示例代码包含一个名为 *draw_sphere.cpp* 的文件。它从名为 *sphere.dae* 的 COLLADA 文件读取数据，并将网格数据放入 ColGeom 结构体向量中。

ColladaInterface::readGeometries(&geom_vec, "sphere.dae"); 

从 *sphere.dae* 读取后，应用程序将网格数据放入 OpenGL 内存对象中。对于向量中的每个 ColGeom，它会创建一个顶点数组对象 (VAO) 和两个顶点缓冲区对象。第一个 VBO 包含顶点坐标，第二个 VBO 包含法线向量分量。

创建 VAO 和 VBO 后，应用程序使用 ColGeom 中的数据对其进行初始化。对于顶点坐标，应用程序访问 geom_vec.map["POSITION"]，因为 POSITION 是与顶点位置对应的语义。对于法线分量，应用程序访问 geom_vec.map["NORMAL"]，因为 NORMAL 是与法线向量对应的语义。以下代码展示了其工作原理：

for(int i=0; i<num_objects; i++) {
   glBindVertexArray(vaos[i]);
   // Set vertex coordinate data
   glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbos[2*i]);
   glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, geom_vec[i].map["POSITION"].size,
                geom_vec[i].map["POSITION"].data, GL_STATIC_DRAW);
   loc = glGetAttribLocation(program, "in_coords");
   glVertexAttribPointer(loc, geom_vec[i].map["POSITION"].stride, 
                         geom_vec[i].map["POSITION"].type, GL_FALSE, 0, 0);
   glEnableVertexAttribArray(0);
   // Set normal vector data
   glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbos[2*i+1]);
   glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, geom_vec[i].map["NORMAL"].size, 
                geom_vec[i].map["NORMAL"].data, GL_STATIC_DRAW);
   loc = glGetAttribLocation(program, "in_normals");
   glVertexAttribPointer(loc, geom_vec[i].map["NORMAL"].stride, 
                         geom_vec[i].map["NORMAL"].type, GL_FALSE, 0, 0);
   glEnableVertexAttribArray(1);
} 

第一个 glVertexAttribPointer 调用将顶点坐标与属性 in_coords 关联起来。顶点着色器 (*draw_sphere.vert*) 使用它来设置模型中每个顶点的位置。第二次调用 glVertexAttribPointer 将法线向量分量与属性 in_normals 关联起来。片段着色器使用它来确定模型的照明。图 2 显示了结果。 

 

关闭窗口时，应用程序会调用 ColladaInterface::freeGeometries。这将释放与从 *sphere.dae* 读取的网格数据相关的内存。 

4.  结论 

本文介绍了一种访问 COLLADA 文件内数据并在 OpenGL 应用程序中使用该数据渲染对象的方法。ColladaInterface 类从 *.dae* 文件读取网格数据，并将顶点属性放入 ColGeom 结构体中。此类是开源的，还有很大的改进空间。但要使用该代码，您需要扎实掌握 TinyXML 和 COLLADA。 

5.  使用代码

本文的代码库包含执行应用程序所需的源文件。它还包含 COLLADA 文件 (*sphere.dae*) 和项目的 Makefile。 

6.  历史

• 提交编辑审批：2013/7/24。