Сцена и функция-загрузчик

include/Scene.h

@@ -19,32 +19,36 @@ class Scene loadGLTFtoScene(std::string filename);
 // Класс сцены
 class Scene
 {
-    public:
+public:
-        Scene(); // Конструктор пустой сцены
+    Scene(); // Конструктор пустой сцены
-        Scene(const Scene &copy); // Конструктор копирования
+    Scene(const Scene &copy); // Конструктор копирования
-        Scene& operator=(const Scene& other); // Оператор присваивания
+    Scene& operator=(const Scene& other); // Оператор присваивания
 
-        void render(ShaderProgram &shaderProgram, UBO &material_buffer, bool recalc_animations = false); // Рендер сцены
+    void render(ShaderProgram &shaderProgram, UBO &material_buffer, UBO *bones_buffer = NULL, bool recalc_animations = false); // Рендер сцены
 
-        void set_group_id(GLuint64 id, GLuint etc = 0); // Изменение флага записи идентификатора для всех моделей
+    void set_group_id(GLuint64 id, GLuint etc = 0); // Изменение флага записи идентификатора для всех моделей
 
-        Node root; // Корневой узел
+    Node root; // Корневой узел
 
-        // Списки объектов, выступающих узлами
+    // Списки объектов, выступающих узлами
-        std::list<Node> nodes; // Список пустых узлов
+    std::list<Node> nodes; // Список пустых узлов
-        std::list<Model> models; // Список моделей для рендера
+    std::list<Model> models; // Список моделей для рендера
-        std::list<Camera> cameras; // Список камер
+    std::list<Camera> cameras; // Список камер
 
-        std::vector<Animation> animations; // Список анимаций
+    std::list<Bone> bones; // Узлы, выступающие в роли костей
-        std::map<std::string, size_t> animation_names; // Имя анимации - индекс
+    std::list<Skeleton> skeletons; // Скелеты
-    protected:
+
-        void rebuld_tree(const Scene& from); // Перестройка дерева после копирования или присваивания
+    std::vector<Animation> animations; // Список анимаций
-        template <class T>
+    std::map<std::string, size_t> animation_names; // Имя анимации - индекс
-        void rebuild_Nodes_list(T& nodes, const Scene& from); // Перестройка узлов выбранного списка
+protected:
-        template <class T>
+    void rebuld_tree(const Scene& from); // Перестройка дерева после копирования или присваивания
-        void move_parent(Node& for_node, const std::list<T>& from_nodes, std::list<T>& this_nodes); // Сдвигает родителя узла между двумя списками при условии его принадлежности к оригинальному
+    template <class T>
-        template <class T>
+    void rebuild_Nodes_list(T& nodes, const Scene& from); // Перестройка узлов выбранного списка
-        void move_animation_target(Node*& target, const std::list<T>& from_nodes, std::list<T>& this_nodes); // Перестройка узлов анимации
+    template <class T>
+    void move_parent(Node& for_node, const std::list<T>& from_nodes, std::list<T>& this_nodes); // Сдвигает родителя узла между двумя списками при условии его принадлежности к оригинальному
+    template <class T>
+    void move_animation_target(Node*& target, const std::list<T>& from_nodes, std::list<T>& this_nodes); // Перестройка узлов анимации
+    void rebuld_bones(const Scene &from); // Перестройка указателей на кости и узлы, которые выступают в роли костей
 };
 
 #endif // SCENE_H

src/Scene.cpp

@@ -9,7 +9,8 @@ Scene::Scene()
 // Конструктор копирования
 Scene::Scene(const Scene &copy): root(copy.root), 
 nodes(copy.nodes), models(copy.models), cameras(copy.cameras), 
-animations(copy.animations), animation_names(copy.animation_names)
+animations(copy.animations), animation_names(copy.animation_names),
+bones(copy.bones) // скелеты (skeletons) перестраиваются в методе Scene::rebuild_bones
 {
     rebuld_tree(copy);
 } 
@@ -24,13 +25,15 @@ Scene& Scene::operator=(const Scene& other)
     animations = other.animations;
     animation_names = other.animation_names;
 
+    bones = other.bones; // скелеты (skeletons) перестраиваются в методе Scene::rebuild_bones
+
     rebuld_tree(other);
 
     return *this;
 } 
 
 // Рендер сцены
-void Scene::render(ShaderProgram &shaderProgram, UBO &material_buffer, bool recalc_animations) 
+void Scene::render(ShaderProgram &shaderProgram, UBO &material_buffer, UBO *bones_buffer, bool recalc_animations) 
 {
     // Если требуется пересчитаем анимации
     if (recalc_animations)
@@ -40,7 +43,7 @@ void Scene::render(ShaderProgram &shaderProgram, UBO &material_buffer, bool reca
 
     // Рендер моделей
     for (auto & model : models)
-        model.render(shaderProgram, material_buffer);
+        model.render(shaderProgram, material_buffer, bones_buffer);
 }
 
 // Перестройка узлов выбранного списка
@@ -101,6 +104,71 @@ void Scene::move_animation_target(Node*& target, const std::list<T>& from_nodes,
             target = &(*it_this);
 }
 
+// Перестройка указателей на кости и узлы, которые выступают в роли костей
+void Scene::rebuld_bones(const Scene &from)
+{
+    // Цикл по костям
+    for (auto bone = bones.begin(); bone != bones.end(); ++bone)
+    {
+        // Если целевой узел - оригинальный корневой узел, то меняем на собственный корневой узел
+        if (bone->node == &from.root) 
+        {
+            bone->node = &root;
+            continue;
+        }
+
+        // Если можно привести к модели, то ищем родителя среди моделей
+        if (dynamic_cast<Model*>(bone->node))
+            move_animation_target(bone->node, from.models, this->models);
+        else
+        // Иначе проверяем на принадлежность к камерам
+        if (dynamic_cast<Camera*>(bone->node))
+            move_animation_target(bone->node, from.cameras, this->cameras);
+        // Иначе это пустой узел
+        else
+            move_animation_target(bone->node, from.nodes, this->nodes);
+        
+        // Не нашли узел - значит он не часть этой сцены 
+        // и изменений по каналу не требуется
+    }
+
+
+    // Построим скелеты с нуля
+    // Цикл по скелетам оригинала
+    for (auto & f_skeleton : from.skeletons)
+    {
+        Skeleton tmp;
+
+        // Цикл по костям в конкретном скелете оригинала
+        for (Bone* fs_bones : f_skeleton.bones)
+        {
+            auto it_bone = this->bones.begin();
+            // Цикл по общему списку костей оригинала
+            for (auto f_bone = from.bones.begin(); f_bone != from.bones.end(); ++f_bone, ++it_bone)
+                // Если адрес объекта, на который указывает итератор, равен кости в скелете
+                if (&(*f_bone) == fs_bones)
+                    tmp.bones.push_back(&(*it_bone)); 
+        }
+
+        skeletons.push_back(tmp);
+    }
+
+    // Обновим указатели в моделях для скелета
+    for (auto & model : models)
+    {
+        // Если есть скелет
+        if (model.skeleton)
+        {
+            auto it_skeleton = this->skeletons.begin();
+            // Цикл по скелетам оригинала
+            for (auto f_skeleton = from.skeletons.begin(); f_skeleton != from.skeletons.end(); ++f_skeleton, ++it_skeleton)
+                // Если адрес оригинального скелета, на который указывает итератор, равен используемому в модели
+                if (&(*f_skeleton) == model.skeleton)
+                    model.skeleton = &(*it_skeleton);
+        }
+    }
+}
+
 // Перестройка дерева после копирования или присваивания
 void Scene::rebuld_tree(const Scene& from)
 {    
@@ -134,6 +202,9 @@ void Scene::rebuld_tree(const Scene& from)
             // Не нашли узел - значит он не часть этой сцены 
             // и изменений по каналу не требуется
         }
+
+    // Восстановим указатели на кости и перестроим скелеты
+    rebuld_bones(from);
 }
 
 #define TINYOBJLOADER_IMPLEMENTATION
@@ -441,6 +512,9 @@ Scene loadGLTFtoScene(std::string filename)
         // Индексы родителей (-1 - корневой узел сцены)
         std::vector<int> parents_id(in_model.nodes.size(), -1);
 
+        // Зарезервируем место под скелеты
+        result.skeletons.resize(in_model.skins.size());
+        
         // Цикл по сценам
         for (auto &scene : in_model.scenes)
         {
@@ -491,6 +565,10 @@ Scene loadGLTFtoScene(std::string filename)
                     {
                         Model model(tmpParent); // Тут используется либо корневой узел сцены, либо вспомогательный узел
 
+                        // Скелеты записываются только для моделей (не для узлов), если есть 
+                        if (node.skin > -1)
+                            model.skeleton = &(*std::next(result.skeletons.begin(), node.skin));
+
                         // Цикл по атрибутам примитива
                         for (auto &attribute : primitive.attributes)
                         {
@@ -507,6 +585,10 @@ Scene loadGLTFtoScene(std::string filename)
                                 attribute_index = 1;
                             else if (attribute.first.compare("NORMAL") == 0)
                                 attribute_index = 2;
+                            else if (attribute.first.compare("JOINTS_0") == 0)                              
+                                attribute_index = 5;
+                            else if (attribute.first.compare("WEIGHTS_0") == 0)
+                                attribute_index = 6;
                             else
                                 continue;
                         
@@ -516,13 +598,23 @@ Scene loadGLTFtoScene(std::string filename)
 
                             glEnableVertexAttribArray(attribute_index);
                             // Определим спецификацию атрибута
-                            glVertexAttribPointer( attribute_index // индекс атрибута, должен совпадать с Layout шейдера
+                            // Если это индексы костей - привяжем как int
-                                                , tinygltf::GetNumComponentsInType(accessor.type) // количество компонент одного элемента
+                            if (attribute_index == 5)
-                                                , accessor.componentType // тип
+                                glVertexAttribIPointer( attribute_index // индекс атрибута, должен совпадать с Layout шейдера
-                                                , accessor.normalized ? GL_TRUE : GL_FALSE // нормализованность значений
+                                                      , tinygltf::GetNumComponentsInType(accessor.type) // количество компонент одного элемента
-                                                , accessor.ByteStride(bufferView) // шаг
+                                                      , accessor.componentType // тип
-                                                , ((char *)NULL + accessor.byteOffset) // отступ с начала массива
+                                                      , accessor.ByteStride(bufferView) // шаг
-                                                );
+                                                      , ((char *)NULL + accessor.byteOffset) // отступ с начала массива
+                                                      );
+                            // Иначе как float
+                            else
+                                glVertexAttribPointer ( attribute_index // индекс атрибута, должен совпадать с Layout шейдера
+                                                      , tinygltf::GetNumComponentsInType(accessor.type) // количество компонент одного элемента
+                                                      , accessor.componentType // тип
+                                                      , accessor.normalized ? GL_TRUE : GL_FALSE // нормализованность значений
+                                                      , accessor.ByteStride(bufferView) // шаг
+                                                      , ((char *)NULL + accessor.byteOffset) // отступ с начала массива
+                                                      );
                         }
 
                         // Если есть индексы
@@ -733,6 +825,38 @@ Scene loadGLTFtoScene(std::string filename)
             result.animations.push_back(animation);
         }
 
+        auto result_skeleton = result.skeletons.begin(); // Итератор по скелетам в нашей сцене
+        // Цикл по скелетам (зарезервированы в начале)
+        for (auto &in_skin : in_model.skins)
+        {
+            // Цикл по костям скелета
+            for (int i = 0; i < in_skin.joints.size(); i++)
+            {
+                Bone bone;
+                // Если есть матрица обратного преобразования связывания
+                if (in_skin.inverseBindMatrices > 0)
+                {
+                    // Получение матриц обратного преобразования связывания
+                    const auto& accessor = in_model.accessors[in_skin.inverseBindMatrices];
+                    const auto& bufferView = in_model.bufferViews[accessor.bufferView];
+                    const auto& buffer = in_model.buffers[bufferView.buffer];
+                    const glm::mat4* matrix = reinterpret_cast<const glm::mat4*>(&(buffer.data[bufferView.byteOffset + accessor.byteOffset]));
+
+                    bone.inverseBindMatrix = matrix[i];                        
+                }
+
+                // Узел, выступающий в роли кости
+                bone.node = pNodes[in_skin.joints[i]];
+
+                // Добавим в список костей сцены
+                result.bones.push_back(bone);
+
+                // Добавим кость к скелету
+                result_skeleton->bones.push_back(&(result.bones.back()));
+            }
+            ++result_skeleton; // Двигаем итератор
+        }
+
         // Зададим трансформацию и родителей для узлов
         // Цикл по всем индексам узлов
         for (int node_id = 0; node_id < in_model.nodes.size(); node_id++)

src/main.cpp

@@ -153,7 +153,7 @@ int main(void)
     gShader.bindTextures(textures_base_shader_names, sizeof(textures_base_shader_names)/sizeof(const char*));
 
     // Загрузка сцены из obj файла
-    Scene scene = loadGLTFtoScene("../resources/models/rotating-cube_cubic-spline.gltf");  
+    Scene scene = loadGLTFtoScene("../resources/models/LowpolyHuman_Hi.gltf");    
     scene.root.e_position().y = -1;
     scene.root.e_position().z = 3;
     scene.set_group_id((GLuint64) &scene.root);
@@ -458,6 +458,9 @@ int main(void)
     TextureCube reflections_texture(skybox_texture);
     reflections_texture.setType(9);
 
+    // Буфер для костей
+    UBO bones_matrices_data(NULL, sizeof(glm::mat4)*MAX_BONES, 5);
+    
     // Пока не произойдет событие запроса закрытия окна
     while(!glfwWindowShouldClose(window))
     {
@@ -476,7 +479,7 @@ int main(void)
         glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 
         // Тут производится рендер
-        scene.render(gShader, material_data, true);
+        scene.render(gShader, material_data, &bones_matrices_data, true);
         rectangle.render(gShader, material_data);
 
         // Отрисовка отладочных лампочек со специальным шейдером
@@ -530,7 +533,7 @@ int main(void)
         // Очистка буфера глубины
         glClear(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
         // Рендерим геометрию в буфер глубины
-        scene.render(sunShadowShader, material_data);
+        scene.render(sunShadowShader, material_data, &bones_matrices_data);
         rectangle.render(sunShadowShader, material_data);
 
         // Изменим размер вывода для стороны кубической карты точечного источника
@@ -546,7 +549,7 @@ int main(void)
         {
             glUniform1i(pointShadowShader.getUniformLoc("light_i"), i);
             // Рендерим геометрию в буфер глубины
-            scene.render(pointShadowShader, material_data);  
+            scene.render(pointShadowShader, material_data, &bones_matrices_data);  
             rectangle.render(pointShadowShader, material_data);
         }