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基于FBX SDK的FBX模型解析与加载 -（二）

http://blog.csdn.net/bugrunner/article/details/7211515

5. 加载材质

Material是一个模型渲染时必不可少的部分，当然，这些信息也被存到了FBX之中（甚至各种贴图等也可以直接内嵌到FBX内部），就需要从FBX中加载这些信息以完成带有材质的渲染。材质的加载可以与Mesh的加载相结合来完成，但更好的方法是独立进行，这样各模块间的关系更清晰，但这就需要一个额外的操作，那就是关联Mesh与Material。FBX中的材质对象包含了丰富的信息，比如最常规的从Max中可以看到那些材质属性，如ambient、diffuse、specular的color和texture；shininess、opacity值等，更高级一点的属性诸如Effect的参数、源文件等都可以保存。它是尽可能保证从建模工具中导出时不丢失地保存材质信息，但我们在使用时却可以有选择地读取。

5.1 关联Mesh与材质

对于Material与Mesh独立加载的系统而言，首先需要读取相关的信息将两者关联起来，这些信息其实对也都存储在KFbxMesh之内（属于几何信息的一部分吧）。每个带有材质的Mesh结点上都会包含有一个类型为KFbxGeometryElementMaterial的结点（若不含有材质则该结点为空），该结点中记录了Mesh中的多边形（这里全部为三角形）与每个材质的对应关系，读取该结点中的信息建立Mesh与Material之间的连接关系，代码如下：

  1. void ConnectMaterialToMesh(KFbxMesh* pMesh , int triangleCount , int* pTriangleMtlIndex)
  2. {
  3. // Get the material index list of current mesh
  4. KFbxLayerElementArrayTemplate<int>* pMaterialIndices;
  5. KFbxGeometryElement::EMappingMode   materialMappingMode = KFbxGeometryElement::eNONE;
  6. if(pMesh->GetElementMaterial())
  7. {
  8. pMaterialIndices    = &pMesh->GetElementMaterial()->GetIndexArray();
  9. materialMappingMode = pMesh->GetElementMaterial()->GetMappingMode();
  10. if(pMaterialIndices)
  11. {
  12. switch(materialMappingMode)
  13. {
  14. case KFbxGeometryElement::eBY_POLYGON:
  15. {
  16. if(pMaterialIndices->GetCount() == triangleCount)
  17. {
  18. for(int triangleIndex = 0 ; triangleIndex < triangleCount ; ++triangleIndex)
  19. {
  20. int materialIndex = pMaterialIndices->GetAt(triangleIndex);
  21. pTriangleMtlIndex[triangleIndex] = materialIndex;
  22. }
  23. }
  24. }
  25. break;
  26. case KFbxGeometryElement::eALL_SAME:
  27. {
  28. int lMaterialIndex = pMaterialIndices->GetAt(0);
  29. for(int triangleIndex = 0 ; triangleIndex < triangleCount ; ++triangleIndex)
  30. {
  31. int materialIndex = pMaterialIndices->GetAt(triangleIndex);
  32. pTriangleMtlIndex[triangleIndex] = materialIndex;
  33. }
  34. }
  35. }
  36. }
  37. }
  38. }

其中上triangleCount即为从pMesh中读取得到的三角形的数量，pTriangleMtlIndex是一个长度为triangleCount的数组，主要用来存储读取到的三角形对应的材质索引。注意：这里考虑的情况是对于一个三角形只对应一个材质，而一般情况下也是这样（如果是对应多个材质的话需要些许修改此处的代码）。完成Mesh的索引读取之后即可以将pTriangleMtlIndex中的值以合适的方式转储到对应的三角形列表中（或以其它的方式对应）以便在渲染时使用。

5.2 普通材质

FBX中实际存储材质信息的位置是每个Mesh中对应的一个类型为KFbxSurfaceMaterial的结点，其里边存储了普通材质的典型信息，主要包括以下属性（有一些没有列出）：

  • ShadingModel                 材质的光照模型，一般为两种典型的局部光照模型：Phong、Lambert
  • Emissive                          Emissive属性
  • EmissiveFactor
  • Ambient                           Ambient属性
  • AmbientFactor
  • Diffuse                             Diffuse属性
  • DiffuseFactor
  • Specular                           Specular属性
  • SpecularFactor
  • Shininess                         Sepcular的Shininess属性
  • Bump                               Normal Map相关的属性
  • NormalMap
  • BumpFactor
  • TransparentColor             Transparent属性
  • TransparencyFactor
  • Reflection                        Reflection属性
  • ReflectionFactor

当然，在实际应用中这些属性并不一定需要全部读取，可以根据情况选择读取即可。材质的读取代码如下所述（简略版）：

  1. void LoadMaterial(KFbxMesh* pMesh)
  2. {
  3. int materialCount;
  4. KFbxNode* pNode;
  5. if(pMesh && pMesh->GetNode())
  6. {
  7. pNode         = pMesh->GetNode();
  8. materialCount = pNode->GetMaterialCount();
  9. }
  10. if(materialCount > 0)
  11. {
  12. for(int materialIndex = 0 ; materialIndex < materialCount ; materialIndex++)
  13. {
  14. KFbxSurfaceMaterial* pSurfaceMaterial = pNode->GetMaterial(materialIndex);
  15. LoadMaterialAttribute(pSurfaceMaterial);
  16. }
  17. }
  18. }
  1. void LoadMaterialAttribute(KFbxSurfaceMaterial* pSurfaceMaterial)
  2. {
  3. // Get the name of material
  4. pSurfaceMaterial->GetName();
  5. // Phong material
  6. if(pSurfaceMaterial->GetClassId().Is(KFbxSurfacePhong::ClassId))
  7. {
  8. // Ambient Color
  9. fbxDouble3 = ((KFbxSurfacePhong*)pSurfaceMaterial)->Ambient;
  10. // ...
  11. // Diffuse Color
  12. fbxDouble3 =((KFbxSurfacePhong*)pSurfaceMaterial)->Diffuse;
  13. // ...
  14. // Specular Color
  15. fbxDouble3 =((KFbxSurfacePhong*)pSurfaceMaterial)->Specular;
  16. // ...
  17. // Emissive Color
  18. fbxDouble3 =((KFbxSurfacePhong*)pSurfaceMaterial)->Emissive;
  19. // ...
  20. // Opacity
  21. fbxDouble1 =((KFbxSurfacePhong*)pSurfaceMaterial)->TransparencyFactor;
  22. // ...
  23. // Shininess
  24. fbxDouble1 =((KFbxSurfacePhong*)pSurfaceMaterial)->Shininess;
  25. // ...
  26. // Reflectivity
  27. fbxDouble1 =((KFbxSurfacePhong*)pSurfaceMaterial)->ReflectionFactor;
  28. // ...
  29. return;
  30. }
  31. // Lambert material
  32. if(pSurfaceMaterial->GetClassId().Is(KFbxSurfaceLambert::ClassId))
  33. {
  34. // Ambient Color
  35. fbxDouble3=((KFbxSurfaceLambert*)pSurfaceMaterial)->Ambient;
  36. // ...
  37. // Diffuse Color
  38. fbxDouble3 =((KFbxSurfaceLambert*)pSurfaceMaterial)->Diffuse;
  39. // ...
  40. // Emissive Color
  41. fbxDouble3 =((KFbxSurfaceLambert*)pSurfaceMaterial)->Emissive;
  42. // ...
  43. // Opacity
  44. fbxDouble1 =((KFbxSurfaceLambert*)pSurfaceMaterial)->TransparencyFactor;
  45. // ...
  46. return;
  47. }
  48. }

上述代码就可以完成对普通属性加载。另外，材质中关联的Texture也需要进行加载，这个操作一般与一个纹理管理器结合起来进行，以便对所有的Texture与Material之间形成合理的关联，这一步的操作一般如下代码所述：

  1. void LoadMaterialTexture(KFbxSurfaceMaterial* pSurfaceMaterial)
  2. {
  3. int textureLayerIndex;
  4. KFbxProperty pProperty;
  5. int texID;
  6. MaterialTextureDesc::MtlTexTypeEnum texType;
  7. for(textureLayerIndex = 0 ; textureLayerIndex < KFbxLayerElement::LAYERELEMENT_TYPE_TEXTURE_COUNT ; ++textureLayerIndex)
  8. {
  9. pProperty = pSurfaceMaterial->FindProperty(KFbxLayerElement::TEXTURE_CHANNEL_NAMES[textureLayerIndex]);
  10. if(pProperty.IsValid())
  11. {
  12. int textureCount = pProperty.GetSrcObjectCount(KFbxTexture::ClassId);
  13. for(int j = 0 ; j < textureCount ; ++j)
  14. {
  15. KFbxTexture* pTexture = KFbxCast<KFbxTexture>(pProperty.GetSrcObject(KFbxTexture::ClassId,j));
  16. if(pTexture)
  17. {
  18. // Use pTexture to load the attribute of current texture...
  19. }
  20. }
  21. }
  22. }
  23. }

5.3 硬件相关的材质与Effect

有过建模经验的童鞋都知道，在3D Max或Maya中可以为某些材质指定特定的Shader来完成特定的效果，这些模型在保存时也会保存相应的硬件相关的Shader到FBX模型中，因而针对这样属性的材质也需要特别的代码来进行加载。FBX里边支持嵌入CG、HLSL、GLSL等主流着色语言，而着色语言的类型在解析时也很容易得到。

  1. void LoadMaterialAttribute(KFbxSurfaceMaterial* pSurfaceMaterial)
  2. {
  3. KFbxImplementation* pImplementation;
  4. KString implemenationType;
  5. pImplementation = GetImplementation(pSurfaceMaterial , ImplementationHLSL);
  6. KString implemenationType = "HLSL";
  7. if(pImplementation)
  8. {
  9. LoadMaterialEffect(pSurfaceMaterial , pImplementation , &implemenationType);
  10. }
  11. }

上述代码可以与前面的Material属性读取的代码合并。FBX一般通过一个类型为KFbxImplementation的对象将硬件相关的Shader与Material进行关联，可以使用如上的代码实现两者之间关联的情况的获取，其中ImplementationHLSL为一个标识HLSL类型Shader的宏，若是CG则用ImplementationCGFX。如果当前Material中包含了HLSL类型Shader之后，那么就可以得到一个不为空的KFbxImplementation类型的指针，在其中就可以解析该Shader的属性，否则，则该指针为空，说明些材质关联了其它类似的Shader或是不包含Shader。通过KFbxImplementation来获取Effect对应的属性的代码如下所示：

  1. void LoadMaterialEffect(KFbxSurfaceMaterial* pSurfaceMaterial , const KFbxImplementation* pImplementation , KString* pImplemenationType)
  2. {
  3. KFbxBindingTable const* lRootTable = pImplementation->GetRootTable();
  4. fbxString lFileName                = lRootTable->DescAbsoluteURL.Get();
  5. fbxString lTechniqueName           = lRootTable->DescTAG.Get();
  6. // Name of the effect file
  7. lFileName.Buffer();
  8. KFbxBindingTable const* pBTable = pImplementation->GetRootTable();
  9. size_t entryCount = pBTable->GetEntryCount();
  10. for(size_t i = 0 ; i < entryCount ; ++i)
  11. {
  12. const KFbxBindingTableEntry& btEntry = pBTable->GetEntry(i);
  13. const char* pEntrySrcType = btEntry.GetEntryType(true);
  14. KFbxProperty fbxProperty;
  15. // Name of Parameter
  16. btEntry.GetDestination();
  17. // Semantic of Parameter
  18. btEntry.GetDestination();
  19. if(strcmp(KFbxPropertyEntryView::sEntryType , pEntrySrcType) == 0)
  20. {
  21. fbxProperty = pSurfaceMaterial->FindPropertyHierarchical(btEntry.GetSource());
  22. if(!fbxProperty.IsValid())
  23. {
  24. fbxProperty = pSurfaceMaterial->RootProperty.FindHierarchical(btEntry.GetSource());
  25. }
  26. }
  27. else
  28. {
  29. if(strcmp(KFbxConstantEntryView::sEntryType , pEntrySrcType) == 0)
  30. {
  31. fbxProperty = pImplementation->GetConstants().FindHierarchical(btEntry.GetSource());
  32. }
  33. }
  34. if(fbxProperty.IsValid())
  35. {
  36. if(fbxProperty.GetSrcObjectCount(FBX_TYPE(KFbxTexture)) > 0)
  37. {
  38. // Texture Parameter
  39. for(int j = 0 ; j < fbxProperty.GetSrcObjectCount(FBX_TYPE(KFbxFileTexture)) ; ++j)
  40. {
  41. KFbxFileTexture* pFileTexture = fbxProperty.GetSrcObject(FBX_TYPE(KFbxFileTexture) , j);
  42. }
  43. for(int j = 0 ; j < fbxProperty.GetSrcObjectCount(FBX_TYPE(KFbxLayeredTexture)) ; ++j)
  44. {
  45. KFbxLayeredTexture* pLayeredTexture = fbxProperty.GetSrcObject(FBX_TYPE(KFbxLayeredTexture) , j);
  46. }
  47. for(int j = 0 ; j < fbxProperty.GetSrcObjectCount(FBX_TYPE(KFbxProceduralTexture)) ; ++j)
  48. {
  49. KFbxProceduralTexture* pProceduralTexture = fbxProperty.GetSrcObject(FBX_TYPE(KFbxProceduralTexture) , j);
  50. }
  51. }
  52. else
  53. {
  54. // Common Parameter
  55. KFbxDataType dataType = fbxProperty.GetPropertyDataType();
  56. // Bool value
  57. if(DTBool == dataType)
  58. {
  59. bool boolValue = KFbxGet<bool>(fbxProperty);
  60. }
  61. // Integer value
  62. if(DTInteger == dataType || DTEnum == dataType)
  63. {
  64. int intValue = KFbxGet<int>(fbxProperty);
  65. }
  66. // Float
  67. if(DTFloat == dataType)
  68. {
  69. float floatValue = KFbxGet<float>(fbxProperty);
  70. }
  71. // Double
  72. if(DTDouble == dataType)
  73. {
  74. double doubleValue = (float)KFbxGet<double>(fbxProperty);
  75. }
  76. // Double2
  77. if(DTDouble2 == dataType)
  78. {
  79. fbxDouble2 lDouble2 = KFbxGet<fbxDouble2>(fbxProperty);
  80. D3DXVECTOR2 double2Value = D3DXVECTOR2((float)lDouble2[0] , (float)lDouble2[1]);
  81. }
  82. // Double3
  83. if(DTDouble3  == dataType || DTVector3D == dataType || DTColor3 == dataType)
  84. {
  85. fbxDouble3 lDouble3 = KFbxGet<fbxDouble3>(fbxProperty);
  86. D3DXVECTOR3 double3Value = D3DXVECTOR3((float)lDouble3[0] , (float)lDouble3[1] , (float)lDouble3[2]);
  87. }
  88. // Double4
  89. if(DTDouble4  == dataType || DTVector4D == dataType || DTColor4 == dataType)
  90. {
  91. fbxDouble4 lDouble4 = KFbxGet<fbxDouble4>(fbxProperty);
  92. D3DXVECTOR4 double4Value = D3DXVECTOR4((float)lDouble4[0] , (float)lDouble4[1] , (float)lDouble4[2] , (float)lDouble4[3]);
  93. }
  94. // Double4x4
  95. if(DTDouble44 == dataType)
  96. {
  97. fbxDouble44 lDouble44 = KFbxGet<fbxDouble44>(fbxProperty);
  98. D3DXMATRIX double4x4Value;
  99. for(int i = 0 ; i < 4 ; ++i)
  100. {
  101. for(int j = 0 ; j < 4 ; ++j)
  102. {
  103. double4x4Value.m[i][j] = (float)lDouble44[i][j];
  104. }
  105. }
  106. }
  107. // String
  108. if(DTString == dataType || DTUrl == dataType || DTXRefUrl == dataType)
  109. {
  110. char* pStringBuffer =(KFbxGet<fbxString>(fbxProperty)).Buffer();
  111. }
  112. }
  113. }
  114. }
  115. }

可以解析到的Effect的主要属性包括Shader所对应的源文件、Shader中提供的各种外部参数的初始设定等（比如在3D Max中通过UI控件所调节的参数的数值）。具体的方法代码里边已经比较明确了，这里就不在赘述了。后续的一些操作就要看整个材质与Effect部分的数据结构如何组织以及如何与你自己的代码整合。

5.4 根据材质优化Mesh

通过FBX导出之后得到的FBX模型在存储时一般会以几何属性为首要考量因素来生成整个文件的Scene graph，因此上述解析得到的几何网格与Material之间的映射关系可能并不适合于直接进行绘制，一般需要重新再组织。比如其间的映射关系可能是

  1. Triangle0 -> Material1
  2. Triangle1 -> Material0
  3. Triangle2 -> Material1
  4. ...

如果一个应用的渲染流程使用了Material之间的最少切换次数来作为渲染的首要考虑的话，那么就不能直接 使用Triangle的顺序来生成渲染Buffer，而需要根据Material对其进行再排序并重新组织几何数据间的次序。

完成上述加载之后即可实现带有材质的渲染效果：

基于FBX SDK的FBX模型解析与加载 -（二）-LMLPHP

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