使用 C++ 解析 Wavefront .obj 文件

Question

在尝试解析 wavefront .obj 文件时，我想到了两种方法：

1. 创建一个大小为顶点数的 2D 数组。当面使用顶点时，从数组中获取它的坐标。
2. 获取顶点列表的起始位置，然后当面使用顶点时，扫描线直到到达顶点。

IMO，选项 1 会占用大量内存，但速度要快得多。 由于选项 2 涉及大量文件读取（并且因为大多数对象中的顶点数量变得非常大），因此速度会慢得多，但内存占用较少。

问题是：比较内存和速度之间的权衡，哪个选项更适合普通计算机？ 还有，有替代方法吗？

我计划使用 OpenGL 和 GLFW 来渲染该对象。

Answer 1

IMO，选项 1 会占用大量内存，但速度要快得多。

无论如何，你必须将这些顶点存入内存。但是不需要二维数组，顺便说一句，二维数组会导致两个指针间接寻址，从而对性能造成重大影响。只需为您的数据使用一个简单的 std::vector 即可，矢量索引是随附面列表的索引。

因评论而编辑

class Vertex
{
    union { struct { float x, y, z }; float pos[3] };
    union { struct { float nx, ny, nz }; float normal[3] };
    union { struct { float s, t }; float pos[2] };
    Vertex &operator=();
}

std::vector<Vertex>;

Answer 2

通常，您将顶点列表读入数组中。解析 ASCII 文本非常慢；加载文件时只执行一次，然后将所有内容存储在内存中的数组中。

三角形/面也是如此。每个三角形通常由三个顶点索引的列表组成。这也应该存储在数组中。

您可能会发现 VTK 开源库中的 OBJ 阅读器很有用： http:// /www.vtk.org/doc/nightly/html/classvtkOBJReader.html。我们使用它并且没有理由编写我们自己的...直接使用VTK，或者您可能会发现研究源代码对于您自己的读者的进一步启发很有好处。

在我看来，OBJ 文件的主要缺点之一是使用 ASCII。 3D ASCII 文件（无论是 STL、PLY、OBJ 等）如果是 ASCII，则由于字符串解析，加载速度会非常慢。二进制格式文件速度要快得多，如果性能是一个问题，则应始终使用二进制格式文件：良好的二进制格式的加载时间是瞬时的。

Answer 3

只需将它们加载到数组中即可。内存应该不是问题。您的系统（通常）拥有比 GPU 更多的内存。如果您遇到内存问题，则可能是您加载的模型过于详细。 （我半假设您将在 OpenGL 中制作游戏。如果您对如此大的模型文件有特定需求，您仍然需要找到一种方法来加载适当的块。）

Answer 4

您不应该需要二维数组。您的模型应该被三角化，然后您可以使用 gluts obj loader 简单地加载 obj 文件。只需将点、面和法线存储在 3 个独立的数组/缓冲区中。 此处有一个如何执行此操作的示例，但如果您想快速执行此操作你应该选择二进制格式。

Answer 5

这是一个相当不错的原型解决方案，运行一个脚本来生成用于 OpenGL 或您首选的渲染 API 的数组。 obj2opengl.pl 是一个 Perl 脚本，您需要安装 Perl，您可以在此处。 GitHub 链接位于此处。

运行 Perl 脚本时，您可能会在第 154 行收到有关 if(define(@center)) 的运行时错误。将其替换为 if(@center)。

从示例中，一旦使用数据生成了头文件，您就可以使用它，如下所示：

/*
created with obj2opengl.pl

source file    : ./banana.obj
vertices       : 4032
faces          : 8056
normals        : 4032
texture coords : 4420


// include generated arrays
#import "./banana.h"

// set input data to arrays
glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, bananaVerts);
glNormalPointer(GL_FLOAT, 0, bananaNormals);
glTexCoordPointer(2, GL_FLOAT, 0, bananaTexCoords);

// draw data
glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, bananaNumVerts);
*/