599 lines
23 KiB
C++
599 lines
23 KiB
C++
#include "Model.h"
|
||
|
||
#include <algorithm>
|
||
|
||
// Конструктор с заданным родителем (по умолчанию NULL)
|
||
Node::Node(Node* parent_) : parent(parent_), result_transform(1), parent_changed(false),
|
||
position(0), rotation(1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f), scale(1), changed(false), transform(1)
|
||
{
|
||
if (parent)
|
||
{
|
||
// Запишем себя в потомки
|
||
parent->children.push_back(this);
|
||
parent_changed = true;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// Конструктор копирования
|
||
Node::Node(const Node& copy): position(copy.position), rotation(copy.rotation), scale(copy.scale),
|
||
parent(copy.parent), changed(copy.changed), parent_changed(copy.parent_changed), transform(1), result_transform(1)
|
||
{
|
||
// Запишем себя в потомки
|
||
if (parent)
|
||
parent->children.push_back(this);
|
||
// Если у оригинала не было изменений - перепишем матрицу трансформации
|
||
if (!changed)
|
||
transform = copy.transform;
|
||
// Если у родителя не было изменений для оригинала - перепишем результирующую матрицу трансформации
|
||
if (!parent_changed)
|
||
result_transform = copy.result_transform;
|
||
}
|
||
|
||
Node::~Node()
|
||
{
|
||
setParent(NULL); // Удаляем себя из потомков
|
||
// Сообщаем потомкам об удалении родителя
|
||
for (Node* child : children)
|
||
child->setParent(NULL);
|
||
}
|
||
|
||
// Возвращает необходимость пересчета матрицы трансформации
|
||
bool Node::isChanged()
|
||
{
|
||
return changed;
|
||
}
|
||
|
||
// Константный доступ к позиции
|
||
const glm::vec3& Node::c_position() const
|
||
{
|
||
return position;
|
||
}
|
||
|
||
// Константный доступ к повороту
|
||
const glm::quat& Node::c_rotation() const
|
||
{
|
||
return rotation;
|
||
}
|
||
|
||
// Константный доступ к масштабированию
|
||
const glm::vec3& Node::c_scale() const
|
||
{
|
||
return scale;
|
||
}
|
||
|
||
// Неконстантная ссылка для изменений позиции
|
||
glm::vec3& Node::e_position()
|
||
{
|
||
changed = true; // Флаг о изменении
|
||
invalidateParent(); // Проход потомков в глубину с изменением флага parent_changed
|
||
return position;
|
||
}
|
||
|
||
// Неконстантная ссылка для изменений поворота
|
||
glm::quat& Node::e_rotation()
|
||
{
|
||
changed = true; // Флаг о изменении
|
||
invalidateParent(); // Проход потомков в глубину с изменением флага parent_changed
|
||
return rotation;
|
||
}
|
||
|
||
// Неконстантная ссылка для изменений масштабирования
|
||
glm::vec3& Node::e_scale()
|
||
{
|
||
changed = true; // Флаг о изменении
|
||
invalidateParent(); // Проход потомков в глубину с изменением флага parent_changed
|
||
return scale;
|
||
}
|
||
|
||
// Возвращает матрицу трансформации модели
|
||
const glm::mat4& Node::getTransformMatrix()
|
||
{
|
||
// Если требуется - пересчитаем матрицу
|
||
recalcMatrices();
|
||
|
||
return result_transform;
|
||
}
|
||
|
||
// Пересчет матрицы трансформации модели, если это требуется
|
||
void Node::recalcMatrices()
|
||
{
|
||
// Если было изменение по векторам позиции, поворота и масштабирования
|
||
if (changed)
|
||
{
|
||
transform = glm::mat4(1.0f);
|
||
// Перемещение модели
|
||
transform = glm::translate(transform, position);
|
||
// Поворот модели
|
||
transform = transform * glm::mat4_cast(rotation);
|
||
// Масштабирование
|
||
transform = glm::scale(transform, scale);
|
||
}
|
||
|
||
// Если собственная или родительская матрицы менялись - необходимо пересчитать итоговую
|
||
if (changed || parent_changed)
|
||
{
|
||
if (parent) // Если есть родитель
|
||
result_transform = parent->getTransformMatrix() * transform;
|
||
else // Если нет родителя
|
||
result_transform = transform;
|
||
|
||
parent_changed = changed = false; // Изменения применены
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// Проход потомков в глубину с изменением флага parent_changed
|
||
void Node::invalidateParent()
|
||
{
|
||
// Цикл по потомкам
|
||
for (Node* child : children)
|
||
{
|
||
child->parent_changed = true; // Флаг
|
||
child->invalidateParent(); // Рекурсивный вызов для потомков выбранного потомка
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// Устанавливает родителя для узла
|
||
void Node::setParent(Node * parent)
|
||
{
|
||
// Если замена происходит на другого родителя
|
||
if (parent != this->parent)
|
||
{
|
||
Node* tmp = parent;
|
||
// Проверка на зацикливание об самого себя
|
||
while (tmp)
|
||
{
|
||
if (tmp == this)
|
||
return; // Можно выдать exception
|
||
tmp = tmp->parent;
|
||
}
|
||
// Если есть старый родитель - удалим себя из его потомков
|
||
if (this->parent)
|
||
{
|
||
// Поиск в списке родительских потомков
|
||
auto position = std::find(this->parent->children.begin(), this->parent->children.end(), this);
|
||
// Если итератор указывает в конец - ничего не найдено
|
||
if (position != this->parent->children.end())
|
||
this->parent->children.erase(position); // Само удаление
|
||
}
|
||
|
||
this->parent = parent; // Заменяем указатель на родителя
|
||
// Если родитель не NULL - добавляем себя в детей
|
||
if (parent)
|
||
parent->children.push_back(this);
|
||
// В любом случае необходимо пересчитать собственную итоговую матрицу
|
||
parent_changed = true;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// Возвращает указатель на родителя
|
||
Node* Node::getParent()
|
||
{
|
||
return parent;
|
||
}
|
||
|
||
// Возвращает ссылку на вектор дочерних узлов
|
||
const std::vector<Node*>& Node::getChildren() const
|
||
{
|
||
return children;
|
||
}
|
||
|
||
// Оператор присваивания
|
||
Node& Node::operator=(const Node& other)
|
||
{
|
||
position = other.position;
|
||
rotation = other.rotation;
|
||
scale = other.scale;
|
||
changed = other.changed;
|
||
|
||
if (!changed)
|
||
transform = other.transform;
|
||
|
||
setParent(other.parent);
|
||
|
||
// Если у other флаг parent_changed == false, то можно переписать матрицу результата с него
|
||
if (!other.parent_changed)
|
||
{
|
||
result_transform = other.result_transform;
|
||
parent_changed = false; // Сбрасываем флаг после смены родителя
|
||
}
|
||
|
||
return *this;
|
||
}
|
||
|
||
// Конструктор по умолчанию
|
||
Model::Model(Node *parent) : Node(parent), verteces_count(0), first_index_byteOffset(0), indices_count(0),
|
||
vertex_vbo(VERTEX), index_vbo(ELEMENT), normals_vbo(VERTEX), texCoords_vbo(VERTEX),
|
||
tangent_vbo(VERTEX), bitangent_vbo(VERTEX)
|
||
{
|
||
// Приведение указателя к целому 8байт
|
||
id.value = (GLuint64) this;
|
||
id.etc = 0;
|
||
}
|
||
|
||
// Конструктор копирования
|
||
Model::Model(const Model& copy) : Node(copy),
|
||
vao(copy.vao),
|
||
verteces_count(copy.verteces_count), first_index_byteOffset(copy.first_index_byteOffset), indices_count(copy.indices_count),
|
||
vertex_vbo(copy.vertex_vbo), index_vbo(copy.index_vbo), normals_vbo(copy.normals_vbo), texCoords_vbo(copy.texCoords_vbo),
|
||
tangent_vbo(copy.tangent_vbo), bitangent_vbo(copy.bitangent_vbo),
|
||
texture_diffuse(copy.texture_diffuse), texture_ambient(copy.texture_ambient), texture_specular(copy.texture_specular),
|
||
texture_heights(copy.texture_heights), texture_normals(copy.texture_normals),
|
||
material(copy.material)
|
||
{
|
||
// Приведение указателя к целому 8байт
|
||
id.value = (GLuint64) this;
|
||
id.etc = copy.id.etc;
|
||
}
|
||
|
||
// Оператор присваивания
|
||
Model& Model::operator=(const Model& other)
|
||
{
|
||
Node::operator=(other); // Явный вызов родительского оператора копирования
|
||
|
||
vao = other.vao;
|
||
verteces_count = other.verteces_count;
|
||
first_index_byteOffset = other.first_index_byteOffset;
|
||
indices_count = other.indices_count;
|
||
|
||
vertex_vbo = other.vertex_vbo;
|
||
index_vbo = other.index_vbo;
|
||
texCoords_vbo = other.texCoords_vbo;
|
||
|
||
tangent_vbo = other.tangent_vbo;
|
||
bitangent_vbo = other.bitangent_vbo;
|
||
|
||
texture_diffuse = other.texture_diffuse;
|
||
texture_ambient = other.texture_ambient;
|
||
texture_specular = other.texture_specular;
|
||
|
||
texture_heights = other.texture_heights;
|
||
texture_normals = other.texture_normals;
|
||
|
||
material = other.material;
|
||
|
||
return *this;
|
||
}
|
||
|
||
Model::~Model()
|
||
{
|
||
|
||
}
|
||
|
||
// Вызов отрисовки без uniform-данных
|
||
void Model::render()
|
||
{
|
||
// Подключаем VAO
|
||
vao.use();
|
||
// Если есть индексы - рисуем с их использованием
|
||
if (indices_count)
|
||
{
|
||
index_vbo.use();
|
||
glDrawElements(GL_TRIANGLES, indices_count, GL_UNSIGNED_INT, (void*)(first_index_byteOffset));
|
||
}
|
||
// Если есть вершины - рисуем на основании массива вершин
|
||
else if (verteces_count)
|
||
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, verteces_count);
|
||
}
|
||
|
||
// Вызов отрисовки
|
||
void Model::render(ShaderProgram &shaderProgram, UBO &material_buffer)
|
||
{
|
||
// Загрузка идентификатора объекта
|
||
glUniform3uiv(shaderProgram.getUniformLoc("ID"), 1, (GLuint*) &id);
|
||
|
||
// Расчитаем матрицу трансформации
|
||
glUniformMatrix4fv(shaderProgram.getUniformLoc("model"), 1, GL_FALSE, &this->getTransformMatrix()[0][0]);
|
||
|
||
// Подключаем текстуры
|
||
texture_diffuse.use();
|
||
texture_ambient.use();
|
||
texture_specular.use();
|
||
texture_heights.use();
|
||
texture_normals.use();
|
||
|
||
// Загружаем данные о материале
|
||
material_buffer.load(&material, sizeof(material));
|
||
|
||
render();
|
||
}
|
||
|
||
// Функция для конфигурации атрибута вершинного буфера
|
||
void vertex_attrib_config()
|
||
{
|
||
// Определим спецификацию атрибута
|
||
glVertexAttribPointer( 0 // индекс атрибута, должен совпадать с Layout шейдера
|
||
, 3 // количество компонент одного элемента
|
||
, GL_FLOAT // тип
|
||
, GL_FALSE // необходимость нормировать значения
|
||
, 0 // шаг
|
||
, (void *)0 // отступ с начала массива
|
||
);
|
||
// Включаем необходимый атрибут у выбранного VAO
|
||
glEnableVertexAttribArray(0);
|
||
}
|
||
|
||
// Загрузка вершин в буфер
|
||
void Model::load_verteces(glm::vec3* verteces, GLuint count)
|
||
{
|
||
// Подключаем VAO и вершинный буфер
|
||
vao.use();
|
||
vertex_vbo.use();
|
||
|
||
// Загрузка вершин в память буфера
|
||
vertex_vbo.load(verteces, sizeof(glm::vec3)*count);
|
||
vertex_attrib_config();
|
||
// Запоминаем количество вершин для отрисовки
|
||
verteces_count = count;
|
||
}
|
||
|
||
// Загрузка индексов в буфер
|
||
void Model::load_indices(GLuint* indices, GLuint count)
|
||
{
|
||
// Подключаем VAO и индексный буфер
|
||
vao.use();
|
||
index_vbo.use();
|
||
|
||
// Загрузка вершин в память буфера
|
||
index_vbo.load(indices, sizeof(GLuint)*count);
|
||
// Запоминаем количество вершин для отрисовки
|
||
indices_count = count;
|
||
}
|
||
|
||
// Функция для конфигурации атрибута вершинного буфера
|
||
void texCoords_attrib_config()
|
||
{
|
||
// Определим спецификацию атрибута
|
||
glVertexAttribPointer( 1 // индекс атрибута, должен совпадать с Layout шейдера
|
||
, 2 // количество компонент одного элемента
|
||
, GL_FLOAT // тип
|
||
, GL_FALSE // необходимость нормировать значения
|
||
, 0 // шаг
|
||
, (void *)0 // отступ с начала массива
|
||
);
|
||
// Включаем необходимый атрибут у выбранного VAO
|
||
glEnableVertexAttribArray(1);
|
||
}
|
||
|
||
// Загрузка текстурных координат в буфер
|
||
void Model::load_texCoords(glm::vec2* texCoords, GLuint count)
|
||
{
|
||
// Подключаем VAO
|
||
vao.use();
|
||
|
||
texCoords_vbo.use();
|
||
|
||
// Загрузка вершин в память буфера
|
||
texCoords_vbo.load(texCoords, sizeof(glm::vec2)*count);
|
||
texCoords_attrib_config();
|
||
}
|
||
|
||
// Функция для конфигурации атрибута вершинного буфера
|
||
void normals_attrib_config()
|
||
{
|
||
// Устанавливаем связь между VAO и привязанным VBO
|
||
glVertexAttribPointer( 2 // индекс атрибута, должен совпадать с Layout шейдера
|
||
, 3 // количество компонент одного элемента
|
||
, GL_FLOAT // тип
|
||
, GL_FALSE // необходимость нормировать значения
|
||
, 0 // шаг
|
||
, (void *)0 // отступ с начала массива
|
||
);
|
||
// Включаем необходимый атрибут у выбранного VAO
|
||
glEnableVertexAttribArray(2);
|
||
}
|
||
|
||
// Загрузка нормалей в буфер
|
||
void Model::load_normals(glm::vec3* normals, GLuint count)
|
||
{
|
||
// Подключаем VAO
|
||
vao.use();
|
||
|
||
normals_vbo.use();
|
||
|
||
// Загрузка вершин в память буфера
|
||
normals_vbo.load(normals, sizeof(glm::vec3)*count);
|
||
normals_attrib_config();
|
||
}
|
||
|
||
// Ограничение диапазона из буфера индексов
|
||
void Model::set_index_range(size_t first_byteOffset, size_t count)
|
||
{
|
||
first_index_byteOffset = first_byteOffset;
|
||
indices_count = count;
|
||
}
|
||
|
||
// Привязка текстуры к модели
|
||
void Model::set_texture(Texture& texture)
|
||
{
|
||
GLuint type = texture.getType();
|
||
switch(type)
|
||
{
|
||
case TEX_DIFFUSE:
|
||
texture_diffuse = texture;
|
||
break;
|
||
case TEX_AMBIENT:
|
||
texture_ambient = texture;
|
||
break;
|
||
case TEX_SPECULAR:
|
||
texture_specular = texture;
|
||
break;
|
||
case TEX_HEIGHTS:
|
||
texture_heights = texture;
|
||
break;
|
||
case TEX_NORMAL:
|
||
texture_normals = texture;
|
||
break;
|
||
};
|
||
}
|
||
|
||
// Функция для конфигурации атрибута вершинного буфера
|
||
void tangent_attrib_config()
|
||
{
|
||
// Определим спецификацию атрибута
|
||
glVertexAttribPointer( 3 // индекс атрибута, должен совпадать с Layout шейдера
|
||
, 3 // количество компонент одного элемента
|
||
, GL_FLOAT // тип
|
||
, GL_FALSE // необходимость нормировать значения
|
||
, 0 // шаг
|
||
, (void *)0 // отступ с начала массива
|
||
);
|
||
// Включаем необходимый атрибут у выбранного VAO
|
||
glEnableVertexAttribArray(3);
|
||
}
|
||
|
||
// Функция для конфигурации атрибута вершинного буфера
|
||
void bitangent_attrib_config()
|
||
{
|
||
// Определим спецификацию атрибута
|
||
glVertexAttribPointer( 4 // индекс атрибута, должен совпадать с Layout шейдера
|
||
, 3 // количество компонент одного элемента
|
||
, GL_FLOAT // тип
|
||
, GL_FALSE // необходимость нормировать значения
|
||
, 0 // шаг
|
||
, (void *)0 // отступ с начала массива
|
||
);
|
||
// Включаем необходимый атрибут у выбранного VAO
|
||
glEnableVertexAttribArray(4);
|
||
}
|
||
|
||
// Загрузка касательных векторов в буфер
|
||
void Model::load_tangent(glm::vec3* tangent, GLuint count)
|
||
{
|
||
// Подключаем VAO
|
||
vao.use();
|
||
|
||
tangent_vbo.use();
|
||
|
||
// Загрузка вершин в память буфера
|
||
tangent_vbo.load(tangent, sizeof(glm::vec3)*count);
|
||
tangent_attrib_config();
|
||
}
|
||
|
||
// Загрузка бикасательных векторов в буфер
|
||
void Model::load_bitangent(glm::vec3* bitangent, GLuint count)
|
||
{
|
||
// Подключаем VAO
|
||
vao.use();
|
||
|
||
bitangent_vbo.use();
|
||
|
||
// Загрузка вершин в память буфера
|
||
bitangent_vbo.load(bitangent, sizeof(glm::vec3)*count);
|
||
bitangent_attrib_config();
|
||
}
|
||
|
||
// Генерирует сферу заданного радиуса с определенным количеством сегментов
|
||
Model genShpere(float radius, int sectorsCount, Node* parent)
|
||
{
|
||
Model result(parent);
|
||
|
||
std::vector<glm::vec3> vertices;
|
||
std::vector<glm::vec3> normals;
|
||
std::vector<GLuint> indices;
|
||
|
||
float x, y, z, xy; // Позиция вершины
|
||
float nx, ny, nz, lengthInv = 1.0f / radius; // Нормаль вершины
|
||
float PI = 3.14159265;
|
||
float sectorStep = PI / sectorsCount; // Шаг сектора
|
||
float longAngle, latAngle; // Углы
|
||
|
||
for(int i = 0; i <= sectorsCount; ++i)
|
||
{
|
||
latAngle = PI / 2 - i * sectorStep; // Начиная с pi/2 до -pi/2
|
||
xy = radius * cos(latAngle); // r * cos(lat)
|
||
z = radius * sin(latAngle); // r * sin(lat)
|
||
|
||
// добавляем (sectorCount+1) вершин на сегмент
|
||
// Последняя и первая вершины имеют одинаковые нормали и координаты
|
||
for(int j = 0; j <= sectorsCount; ++j)
|
||
{
|
||
longAngle = j * 2 * sectorStep; // Начиная с 0 до 2*pi
|
||
|
||
// Положение вершины (x, y, z)
|
||
x = xy * cos(longAngle); // r * cos(lat) * cos(long)
|
||
y = xy * sin(longAngle); // r * cos(lat) * sin(long)
|
||
vertices.push_back({x, y, z});
|
||
|
||
// Нормали (nx, ny, nz)
|
||
nx = x * lengthInv;
|
||
ny = y * lengthInv;
|
||
nz = z * lengthInv;
|
||
normals.push_back({nx, ny, nz});
|
||
}
|
||
}
|
||
int k1, k2;
|
||
for(int i = 0; i < sectorsCount; ++i)
|
||
{
|
||
k1 = i * (sectorsCount + 1); // начало текущего сегмента
|
||
k2 = k1 + sectorsCount + 1; // начало следующего сегмента
|
||
|
||
for(int j = 0; j < sectorsCount; ++j, ++k1, ++k2)
|
||
{
|
||
// 2 треугольника на один сегмент
|
||
// k1, k2, k1+1
|
||
if(i != 0)
|
||
{
|
||
indices.push_back(k1);
|
||
indices.push_back(k2);
|
||
indices.push_back(k1 + 1);
|
||
}
|
||
|
||
// k1+1, k2, k2+1
|
||
if(i != (sectorsCount-1))
|
||
{
|
||
indices.push_back(k1 + 1);
|
||
indices.push_back(k2);
|
||
indices.push_back(k2 + 1);
|
||
}
|
||
|
||
}
|
||
}
|
||
// Загрузка в модель
|
||
result.load_verteces(&vertices[0], vertices.size());
|
||
result.load_normals(&normals[0], normals.size());
|
||
result.load_indices(&indices[0], indices.size());
|
||
|
||
return result;
|
||
}
|
||
|
||
// Расчет касательных и бикасательных векторов
|
||
void calc_tb(const GLuint* indices, const int indices_count, const glm::vec3* verteces, const glm::vec2* texCords, glm::vec3* tangent, glm::vec3* bitangent)
|
||
{
|
||
glm::vec2 dTex1, dTex2; // Разница по текстурным координатам
|
||
glm::vec3 dPos1, dPos2; // Разница по координатам вершин
|
||
float f; // Разность произведений
|
||
glm::vec3 tmp; // Для вычислений вектора
|
||
|
||
for (int i = 0; i < indices_count; i+=3)
|
||
{
|
||
// Разности векторов
|
||
dTex1 = texCords[indices[i+1]] - texCords[indices[i]];
|
||
dTex2 = texCords[indices[i+2]] - texCords[indices[i]];
|
||
dPos1 = verteces[indices[i+1]] - verteces[indices[i]];
|
||
dPos2 = verteces[indices[i+2]] - verteces[indices[i]];
|
||
f = dTex1.x * dTex2.y - dTex2.x * dTex1.y;
|
||
|
||
// Покомпонентное вычисление касательного вектора
|
||
tmp.x = (dTex2.y * dPos1.x - dTex1.y * dPos2.x) / f;
|
||
tmp.y = (dTex2.y * dPos1.y - dTex1.y * dPos2.y) / f;
|
||
tmp.z = (dTex2.y * dPos1.z - dTex1.y * dPos2.z) / f;
|
||
// Нормируем значение
|
||
tmp = glm::normalize(tmp);
|
||
// Добавим вектор в контейнер
|
||
tangent[indices[i ]] = tmp; // Для каждого индекса полигона
|
||
tangent[indices[i+1]] = tmp; // значение вектора
|
||
tangent[indices[i+2]] = tmp; // одинаковое
|
||
|
||
// Покомпонентное вычисление бикасательного вектора
|
||
tmp.x = (-dTex2.x * dPos1.x + dTex1.x * dPos2.x) / f;
|
||
tmp.y = (-dTex2.x * dPos1.y + dTex1.x * dPos2.y) / f;
|
||
tmp.z = (-dTex2.x * dPos1.z + dTex1.x * dPos2.z) / f;
|
||
// Нормируем значение
|
||
tmp = glm::normalize(tmp);
|
||
// Добавим вектор в контейнер
|
||
bitangent[indices[i ]] = tmp; // Для каждого индекса полигона
|
||
bitangent[indices[i+1]] = tmp; // значение вектора
|
||
bitangent[indices[i+2]] = tmp; // одинаковое
|
||
}
|
||
}
|