在第 5 篇文章中,我们成功加载了 fbx 模型,并且做了 MVP 变换,将立方体按照透视投影渲染了出来。但是当时只是随机给顶点颜色,并且默认 fbx 文件里只有一个 mesh,这次我们来加载一个柴犬模型,并且给模型贴图,模型可以从 sketchfab 下载。
本文没有涉及到理论解释,更多的是代码实践。
完整代码在 https://github.com/MangoWAY/CGLearner/tree/v0.3 tag v0.3
1. 创建纹理,加载图片
我们来封装一个 Texture 类用来加载图片,创建、bind 纹理,加载图片我用的是 pillow 库。
from OpenGL import GL as gl from PIL import Image import numpy as np class Texture: COUNT = 0 def __init__(self) -> None: self.texid = -1 self.count = -1 def create(self): self.texid = gl.glGenTextures(1) def load_from_path(self, path: str): gl.glActiveTexture(gl.GL_TEXTURE0 + Texture.COUNT) self.count = Texture.COUNT Texture.COUNT +=1 gl.glBindTexture(gl.GL_TEXTURE_2D, self.texid) # Set the texture wrapping parameters gl.glTexParameteri(gl.GL_TEXTURE_2D, gl.GL_TEXTURE_WRAP_S, gl.GL_REPEAT) gl.glTexParameteri(gl.GL_TEXTURE_2D, gl.GL_TEXTURE_WRAP_T, gl.GL_REPEAT) # Set texture filtering parameters gl.glTexParameteri(gl.GL_TEXTURE_2D, gl.GL_TEXTURE_MIN_FILTER, gl.GL_LINEAR) gl.glTexParameteri(gl.GL_TEXTURE_2D, gl.GL_TEXTURE_MAG_FILTER, gl.GL_LINEAR) # load image image = Image.open(path) img_data = np.array(list(image.getdata()), np.uint8) gl.glTexImage2D(gl.GL_TEXTURE_2D, 0, gl.GL_RGB, image.width, image.height, 0, gl.GL_RGB, gl.GL_UNSIGNED_BYTE, img_data) gl.glGenerateMipmap(gl.GL_TEXTURE_2D) def bind(self): gl.glActiveTexture(gl.GL_TEXTURE0 + self.count) gl.glBindTexture(gl.GL_TEXTURE_2D, self.texid)
2. UV 采样
在之前的文章中,我们基本只用到了顶点的位置信息,这次我们需要用到顶点的 uv 坐标,我们根据 uv 坐标对纹理进行采样,获取当前的颜色。如下,在之前封装的模型加载类里,用 pyassimp 获取 uv 坐标。
# model_importer.py ... def load_mesh(self, path: str): scene = pyassimp.load(path) mmeshes = [] for mesh in scene.meshes: ... # 获取 uv 坐标 mmesh.uvs = mesh.texturecoords.squeeze(0) ... return mmeshes ...
有了 uv 以后,我们需要将它放到我们的顶点数组里,然后正确设置长度、偏移等等,和位置、法线等数据类似。有一点需要注意一下,图片的坐标系原点一般在左上,而 uv 坐标的原点在左下,因此需要 y 方向需要翻转一下。vert 如下,我们新加一个 uv 的顶点属性,然后将它传递到 frag shader 中。在 frag 中翻转一下 y,然后采样纹理。
// vert #version 330 core ... layout(location = 3) in vec2 aUV; out vec3 c; out vec2 uv; uniform mat4 u_mvp; void main(){ gl_Position = u_mvp * vec4(aPos,1.0); c = aColor; uv = aUV; } // frag #version 330 core out vec4 color; in vec3 c; in vec2 uv; uniform sampler2D ourTexture; void main(){ ... vec2 uv1 = vec2(uv.x,1.0-uv.y); color = texture(ourTexture, uv1); }
3. 绘制多个网格
这个柴犬模型里有 3 个网格,我们需要绘制 3 个网格,因此我们需要修改一下之前主函数的逻辑,之前是默认加载的第一个网格,现在需要加载每一个网格,然后创建 VAO、VBO、EBO 等渲染数据,然后加载纹理资源,最后在渲染循环中依次渲染。
# main.py ... verts = [] indes = [] renderData = [] for mesh in meshes: vert = [] for i in range(len(mesh.vertices)): if i % 3 == 0: vert.extend([mesh.vertices[i],mesh.vertices[i + 1],mesh.vertices[i + 2]]) vert.extend([mesh.normals[i],mesh.normals[i + 1],mesh.normals[i + 2]]) vert.extend([random.random(),random.random(),random.random()]) vert.extend([mesh.uvs[int(i/3),0],mesh.uvs[int(i/3),1]]) verts.append(vert) inde = mesh.subMeshes[0].indices indes.append(inde) data = RendererData() data.build_data([desp,desp1,desp2,desp3],vert, inde) renderData.append(data) ... tex = Texture() tex.create() tex.load_from_path("default_Base_Color.png") tex.bind() while (...): ... for data in renderData: data.use() data.draw() data.unuse() ...
我们可以调一调之前定义的 Transform 的位置、角度,或者相机的角度等,渲染的结果如下:
4. 总结
- 加载 uv 坐标传递到 shader 中;
- 利用 pyopengl 加载纹理贴图;
- 渲染多个网格数据;