From 7af8fbb143dec06b84ef8b89ea7c6c4c0b156cc4 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: "re.kovalev" Date: Wed, 28 Feb 2024 11:00:24 +0300 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?=D0=9A=D0=BB=D0=B0=D1=81=D1=81=D1=8B=20Bone=20?= =?UTF-8?q?=D0=B8=20Sceleton,=20=D0=B4=D0=BE=D1=80=D0=B0=D0=B1=D0=BE=D1=82?= =?UTF-8?q?=D0=BA=D0=B0=20Node=20=D0=B8=20Model?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- include/Model.h | 26 +++++++++- src/Model.cpp | 125 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++--- 2 files changed, 144 insertions(+), 7 deletions(-) diff --git a/include/Model.h b/include/Model.h index 3d3ae18..013d8ea 100644 --- a/include/Model.h +++ b/include/Model.h @@ -1,6 +1,8 @@ #ifndef MODEL_H #define MODEL_H +#define MAX_BONES 100 + #include "Buffers.h" #include "Texture.h" #include "Shader.h" @@ -27,6 +29,7 @@ class Node void setParent(Node * parent); // Устанавливает родителя для узла virtual const glm::mat4& getTransformMatrix(); // Возвращает матрицу трансформации модели + virtual const glm::mat4& getIsolatedTransformMatrix(); // Возвращает матрицу трансформации модели без учета родительских bool isChanged(); // Возвращает необходимость пересчета матрицы трансформации const glm::vec3& c_position() const; // Константный доступ к позиции @@ -78,6 +81,23 @@ struct ID GLuint etc = 0; // Дополнительная информация }; +// Кость скелета +class Bone +{ + public: + Bone(Node* node = NULL, const glm::mat4& inverseBindMatrix = glm::mat4(1)); // Конструктор с параметрами по умолчанию + Node* node; // Узел, выступающий костью + glm::mat4 inverseBindMatrix; // Матрица обратного связывания +}; + +// Скелет +class Skeleton +{ + public: + std::vector bones; // Вектор указателей на кости (хранятся в сцене) + void upload(UBO *bones_buffer); // Формирует массив матриц и загружает его в буфер +}; + // Класс модели class Model : public Node { @@ -88,7 +108,7 @@ class Model : public Node virtual ~Model(); void render(); // Вызов отрисовки без uniform-данных - void render(ShaderProgram &shaderProgram, UBO &material_buffer); // Вызов отрисовки + void render(ShaderProgram &shaderProgram, UBO &material_buffer, UBO *bones_buffer = NULL); // Вызов отрисовки void load_verteces(glm::vec3* verteces, GLuint count); // Загрузка вершин в буфер void load_indices(GLuint* indices, GLuint count); // Загрузка индексов в буфер @@ -96,6 +116,7 @@ class Model : public Node void load_normals(glm::vec3* normals, GLuint count); // Загрузка нормалей в буфер void load_tangent(glm::vec3* tangent, GLuint count); // Загрузка касательных векторов в буфер void load_bitangent(glm::vec3* bitangent, GLuint count); // Загрузка бикасательных векторов в буфер + void load_bonesData(glm::ivec4* ids, glm::vec4 *weights, GLuint count); // Загрузка индексов и весов костей void set_index_range(size_t first_byteOffset, size_t count, size_t type = GL_UNSIGNED_INT); // Ограничение диапазона из буфера индексов void set_texture(Texture& texture); // Привязка текстуры к модели void setBO(int attribute, BO & bo); // Замена вершинного буфера по номеру его привязки @@ -103,12 +124,15 @@ class Model : public Node Material material; // Материал модели + Skeleton* skeleton; // Указатель на скелет + ID id; // ID модели private: VAO vao; BO vertex_vbo, index_vbo; // вершинный и индексный буферы BO normals_vbo, texCoords_vbo; // буферы с нормалями и текстурными координатами BO tangent_vbo, bitangent_vbo; // буферы с касательными и бикасательными векторами + BO bonesIds_vbo, bonesWeights_vbo; // буферы с индексами и весами костей GLuint verteces_count; // Количество вершин size_t first_index_byteOffset, indices_count, indices_datatype; // Сдвиг в байтах для первого, количество индексов и тип данных индексов Texture texture_albedo; // Текстура альбедо (цвет поверхности) diff --git a/src/Model.cpp b/src/Model.cpp index 72b8395..bd7c19c 100644 --- a/src/Model.cpp +++ b/src/Model.cpp @@ -24,7 +24,7 @@ parent(copy.parent), changed(copy.changed), parent_changed(copy.parent_changed), parent->children.push_back(this); // Если у оригинала не было изменений - перепишем матрицу трансформации if (!changed) - transform = copy.transform; + transform = copy.transform; // Если у родителя не было изменений для оригинала - перепишем результирующую матрицу трансформации if (!parent_changed) result_transform = copy.result_transform; @@ -95,6 +95,15 @@ const glm::mat4& Node::getTransformMatrix() return result_transform; } +// Возвращает матрицу трансформации модели без учета родительских +const glm::mat4& Node::getIsolatedTransformMatrix() +{ + // Если требуется - пересчитаем матрицу + recalcMatrices(); + + return transform; +} + // Пересчет матрицы трансформации модели, если это требуется void Node::recalcMatrices() { @@ -204,7 +213,8 @@ Node& Node::operator=(const Node& other) // Конструктор по умолчанию Model::Model(Node *parent) : Node(parent), verteces_count(0), first_index_byteOffset(0), indices_count(0), indices_datatype(GL_UNSIGNED_INT), vertex_vbo(VERTEX), index_vbo(ELEMENT), normals_vbo(VERTEX), texCoords_vbo(VERTEX), -tangent_vbo(VERTEX), bitangent_vbo(VERTEX) +tangent_vbo(VERTEX), bitangent_vbo(VERTEX), bonesIds_vbo(VERTEX), bonesWeights_vbo(VERTEX), +skeleton(NULL) { // Приведение указателя к целому 8байт id.value = (GLuint64) this; @@ -217,9 +227,11 @@ vao(copy.vao), verteces_count(copy.verteces_count), first_index_byteOffset(copy.first_index_byteOffset), indices_count(copy.indices_count), indices_datatype(copy.indices_datatype), 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), +bonesIds_vbo(copy.bonesIds_vbo), bonesWeights_vbo(copy.bonesWeights_vbo), texture_albedo(copy.texture_albedo), texture_roughness(copy.texture_roughness), texture_metallic(copy.texture_metallic), texture_specular(copy.texture_specular), texture_emitted(copy.texture_emitted), texture_heights(copy.texture_heights), texture_normals(copy.texture_normals), -material(copy.material) +material(copy.material), +skeleton(copy.skeleton) { // Приведение указателя к целому 8байт id.value = (GLuint64) this; @@ -243,6 +255,9 @@ Model& Model::operator=(const Model& other) tangent_vbo = other.tangent_vbo; bitangent_vbo = other.bitangent_vbo; + bonesIds_vbo = other.bonesIds_vbo; + bonesWeights_vbo = other.bonesWeights_vbo; + texture_albedo = other.texture_albedo; texture_roughness = other.texture_roughness; texture_metallic = other.texture_metallic; @@ -254,6 +269,8 @@ Model& Model::operator=(const Model& other) material = other.material; + skeleton = other.skeleton; + return *this; } @@ -279,13 +296,25 @@ void Model::render() } // Вызов отрисовки -void Model::render(ShaderProgram &shaderProgram, UBO &material_buffer) +void Model::render(ShaderProgram &shaderProgram, UBO &material_buffer, UBO *bones_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]); + // Если есть указатель на скелет и используемый буфер для матриц трансформации + if (skeleton && bones_buffer) + { + // Флаг того, что есть скелет и буфер костей используется + glUniform1i(shaderProgram.getUniformLoc("hasBones"), 1); + glUniformMatrix4fv(shaderProgram.getUniformLoc("model"), 1, GL_FALSE, &this->getIsolatedTransformMatrix()[0][0]); + skeleton->upload(bones_buffer); // Загрузим матрицы трансформации скелета + } + else + { + // Флаг того, что буфер костей НЕ используется + glUniform1i(shaderProgram.getUniformLoc("hasBones"), 0); + glUniformMatrix4fv(shaderProgram.getUniformLoc("model"), 1, GL_FALSE, &this->getTransformMatrix()[0][0]); + } // Подключаем текстуры texture_albedo.use(); @@ -400,6 +429,56 @@ void Model::load_normals(glm::vec3* normals, GLuint count) normals_attrib_config(); } +// Функция для конфигурации атрибута вершинного буфера +void bonesIds_attrib_config() +{ + // Включаем необходимый атрибут у выбранного VAO + glEnableVertexAttribArray(2); + // Устанавливаем связь между VAO и привязанным VBO + glVertexAttribIPointer( 4 // индекс атрибута, должен совпадать с Layout шейдера + , 4 // количество компонент одного элемента + , GL_UNSIGNED_INT // тип + , 0 // шаг + , (void *)0 // отступ с начала массива + ); +} + +// Функция для конфигурации атрибута вершинного буфера +void bonesWeights_attrib_config() +{ + // Включаем необходимый атрибут у выбранного VAO + glEnableVertexAttribArray(2); + // Устанавливаем связь между VAO и привязанным VBO + glVertexAttribPointer( 5 // индекс атрибута, должен совпадать с Layout шейдера + , 4 // количество компонент одного элемента + , GL_FLOAT // тип + , GL_FALSE // нормализованность значений + , 0 // шаг + , (void *)0 // отступ с начала массива + ); +} + +// Загрузка индексов и весов костей +void Model::load_bonesData(glm::ivec4* ids, glm::vec4 *weights, GLuint count) +{ + if (count) + { + // Подключаем VAO + vao.use(); + + bonesIds_vbo.use(); + // Загрузка данных в память буфера + bonesIds_vbo.load(ids, sizeof(glm::ivec4)*count); + bonesIds_attrib_config(); + bonesIds_vbo.use(); + + // Загрузка данных в память буфера + bonesWeights_vbo.load(weights, sizeof(glm::vec4)*count); + bonesWeights_attrib_config(); + bonesWeights_vbo.use(); + } +} + // Ограничение диапазона из буфера индексов void Model::set_index_range(size_t first_byteOffset, size_t count, size_t type) { @@ -519,6 +598,12 @@ void Model::setBO(int attribute, BO & bo) case 4: bitangent_vbo = bo; break; + case 5: + bonesIds_vbo = bo; + break; + case 6: + bonesWeights_vbo = bo; + break; default: throw std::runtime_error("Unknown attribute buffer"); }; @@ -644,3 +729,31 @@ void calc_tb(const GLuint* indices, const int indices_count, const glm::vec3* ve bitangent[indices[i+2]] = tmp; // одинаковое } } + +// Конструктор с параметрами по умолчанию +Bone::Bone(Node* pNode, const glm::mat4& invBindMatrix) : node(pNode), inverseBindMatrix(invBindMatrix) +{ + +} + +// Формирует массив матриц и загружает его на шейдер +void Skeleton::upload(UBO *bones_buffer) +{ + glm::mat4 result[MAX_BONES]; // Массив итоговых матриц трансформации для костей + + // Если требуется выполнить загрузку + if (bones_buffer) + { + // Цикл по костям + for (int i = 0; i < bones.size() && i < MAX_BONES; i++) + { + if (bones[i] && bones[i]->node) + result[i] = bones[i]->node->getTransformMatrix() * bones[i]->inverseBindMatrix; + else + result[i] = glm::mat4(1.0f); + } + + // Отправка на шейдер + bones_buffer->loadSub(result, sizeof(glm::mat4)*bones.size()); + } +}