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Model
Assimp ReadFile 后期处理选项
ReadFile 函数第一个参数为模型文件路径，第二个参数为后期处理选项。Assimp 可在加载模型后自动对顶点、网格、UV、法线等数据进行预处理，简化手动解析成本，常用参数如下：
- aiProcess_Triangulate：强制将模型所有面片转换为三角面。无论原始模型是四边形、多边形，加载后统一转为三角形，适配 OpenGL 仅支持三角面渲染的规则。
- aiProcess_FlipUVs：翻转纹理坐标 Y 轴（
v = 1 - v）。建模软件纹理原点为左上角，而 OpenGL 纹理原点为左下角，GPU 纹理采样自下而上，开启该选项可避免模型贴图上下颠倒，实现 UV 坐标对齐。 - aiProcess_GenNormals：自动生成顶点法线。若原始模型文件未携带法线数据，Assimp 会自动为每个顶点计算并生成法线，满足光照渲染需求。
- aiProcess_SplitLargeMeshes：分割大型网格。将顶点数量过大的网格拆分为多个小型子网格，适配显卡单次渲染最大顶点数限制，解决超大网格渲染报错问题。
- aiProcess_OptimizeMeshes：合并冗余网格。与分割网格相反，将场景中多个零散小网格拼接为一个大网格，减少渲染绘制调用次数，提升渲染性能。
- aiProcess_CalcTangentSpace：自动计算切线与副切线。为模型生成 TBN 切线空间，是法线贴图渲染的必要预处理选项。
Assimp 场景节点（Node）
Assimp 模型采用节点层级结构管理场景数据，单个节点存储网格与子节点信息，核心参数如下：
- node->mMeshes[]：当前节点包含的网格索引数组，存储对应网格的编号
- node->mNumMeshes：当前节点含有的网格总数量
- node->mChildren[]：当前节点的子节点数组，用于构建模型层级结构
- node->mNumChildren：当前节点的子节点总数量
Assimp 纹理坐标数量限制
Assimp 模型规范支持单个顶点最多存储 8 套纹理坐标，可适配多贴图叠加、多通道纹理场景。常规渲染中仅需使用第一套纹理坐标，其余纹理坐标可直接忽略。
aiString 字符串转换方法
Assimp 内置专属字符串类型 aiString，无法直接被 C/C++ 识别，需通过专属方法转换：
- .C_Str()：将
aiString类型转换为标准 C 语言字符串const char*，用于读取模型材质、纹理路径等字符串数据。
实践
这一节里我们将创建另一个类，它将拆分assimp加载进来的一整个模型为之前我们创建的多个mesh，然后调用每个mesh的Draw函数完成绘制。
首先public部分向外提供了两个接口，分别是构造函数和绘制函数。构造函数传入文件路径，调用内部函数完成模型加载；绘制函数调用每个网格的绘制函数逐一绘制。
然后是private部分。模型加载函数调用Assimp库的函数完成加载，获得aiScene对象。调用processNode从根节点开始遍历，获得每个node的mesh。调用processMesh处理每个mesh，转换成自定义的Mesh类。
优化
定义一个textures_loaded数组存储所有已经加载过的贴图。每加载一张贴图之前，先遍历这个数组，看是否已经加载过（判断依据是路径是否相同），如果加载过了，则直接取出重用（只是不用加载贴图，但还是需要把这张贴图放入当前网格的textures数组中（需要根据当前网格的textures构建这个网格）。否则才加载，并存入textures_loaded。
#pragma once#ifndef MODEL_H#define MODEL_H#include <glad/glad.h>//不需要在这里引入#include <stb_image.h>，会造成重定义#include <glm/glm.hpp>#include <glm/gtc/matrix_transform.hpp>
#include <assimp/Importer.hpp>#include <assimp/scene.h>#include <assimp/postprocess.h>
#include <myShader.h>#include <Mesh.h>
#include <string>//定义字符串#include <fstream>//文件读取（加载纹理/模型）#include <sstream>//字符串拼接#include <iostream>#include <map>//缓存纹理（暂未用到）#include <vector>
using namespace std;class Model {public: //构造函数 Model(string const& path, bool gamma = false) :gammaCorrection(gamma) { loadModel(path); } void Draw(Shader& shader) { for (unsigned int i = 0; i < meshes.size(); i++) { meshes[i].Draw(shader); } }
private: vector<Mesh> meshes; vector<Texture> textures_loaded; //因为模型需要贴图，且贴图是相对路径，所以需要知道模型在哪，才能够找到它的贴图 string directory;//模型所在的文件夹，从构建模型时传入的path中截取 bool gammaCorrection;
//调用Assimp读取文件，拿到aiScene，调用processNode从整个场景的根节点开始遍历 void loadModel(string const& path) { //声明了Assimp命名空间内的一个Importer Assimp::Importer importer; //调用ReadFile函数读取文件并根据要求进行额外处理 const aiScene* scene = importer.ReadFile(path, aiProcess_Triangulate | aiProcess_FlipUVs | aiProcess_GenNormals | aiProcess_CalcTangentSpace);
if (!scene || scene->mFlags & AI_SCENE_FLAGS_INCOMPLETE || !scene->mRootNode) { //!scene：没加载出来 //AI_SCENE_FLAGS_INCOMPLETE：模型不完整、损坏 //!scene->mRootNode：没有根节点（空模型） cout << "ERROR::ASSIMP::" << importer.GetErrorString() << endl; return; } directory = path.substr(0, path.find_last_of('/'));//找到最后一个/，截取它前边的部分 processNode(scene->mRootNode, scene); } //遍历模型树（整个场景按树形结构组织），获取当前节点的网格，把每个aiMesh*交给processMesh生成自定义Mesh类 void processNode(aiNode* node, const aiScene* scene) { for (unsigned int i = 0; i < node->mNumMeshes; i++) {//遍历当前节点的所有网格 //使用节点网格列表中的每一个索引，到场景网格列表中找到对应的网格 aiMesh* mesh = scene->mMeshes[node->mMeshes[i]]; meshes.push_back(processMesh(mesh, scene));
//遍历当前节点的所有子节点，递归处理子节点中的网格 for (unsigned int i = 0; i < node->mNumChildren; i++) { processNode(node->mChildren[i], scene); } } } //把Assimp的aiMesh转成自定义Mesh类 //包括读取Assimp顶点，填入Mesh.vertices；读取Assimp索引，填入Mesh.indices；读取Assimp材质，调用loadMaterialTextures处理贴图 Mesh processMesh(aiMesh* mesh, const aiScene* scene) { vector<Vertex> vertices; vector<unsigned int> indices; vector<Texture> textures;
for (unsigned int i = 0; i < mesh->mNumVertices; i++) { Vertex vertex; //处理每个顶点属性 //顶点位置 glm::vec3 vector; vector.x = mesh->mVertices[i].x; vector.y = mesh->mVertices[i].y; vector.z = mesh->mVertices[i].z; vertex.Position = vector;
//顶点法线 if (mesh->HasNormals()) { //不是所有模型都带法线，如果模型没有法线，就不需要处理 vector.x = mesh->mNormals[i].x; vector.y = mesh->mNormals[i].y; vector.z = mesh->mNormals[i].z; vertex.Normal = vector; }
//顶点纹理坐标 if (mesh->mTextureCoords[0]) { //不是所有模型都有纹理坐标 //且模型可以有多套纹理坐标，这里只取第一套 glm::vec2 vec; vec.x = mesh->mTextureCoords[0][i].x;//为什么需要两层索引？ vec.y = mesh->mTextureCoords[0][i].y; vertex.TexCoords = vec;
//切线 //切线和副切线都是给法线贴图用的，而要使用法线贴图必须要有UV，如果没有UV就不需要构造法线和法线贴图了 vector.x = mesh->mTangents[i].x; vector.y = mesh->mTangents[i].y; vector.z = mesh->mTangents[i].z; vertex.Tangent = vector;
//副切线 vector.x = mesh->mBitangents[i].x; vector.y = mesh->mBitangents[i].y; vector.z = mesh->mBitangents[i].z; vertex.Bitangent = vector; } else { vertex.TexCoords = glm::vec2(0.0f, 0.0f);//Vertex结构体中的每一个变量都需要赋值，不能留空 //法线没有else是因为使用了aiProcess_GenNormals，如果模型没有法线会自动生成 }
vertices.push_back(vertex); } //处理索引 //把构成每个面的顶点索引，按顺序存入indices数组 for (unsigned int i = 0; i < mesh->mNumFaces; i++) { aiFace face = mesh->mFaces[i]; for (unsigned int j = 0; j < face.mNumIndices; j++) { indices.push_back(face.mIndices[j]); } } //处理材质 if (mesh->mMaterialIndex >= 0) { //materialIndex时网格的材质编号，据此索引到材质列表中的某个具体材质 //materialIndex>=0表示该网格有材质，否则该网格没有材质，无需处理 aiMaterial* material = scene->mMaterials[mesh->mMaterialIndex]; vector<Texture> diffuseMaps = loadMaterialTextures(material, aiTextureType_DIFFUSE, "texture_diffuse"); textures.insert(textures.end(), diffuseMaps.begin(), diffuseMaps.end());
vector<Texture> specularMaps = loadMaterialTextures(material, aiTextureType_SPECULAR, "texture_specular"); textures.insert(textures.end(), specularMaps.begin(), specularMaps.end());
vector<Texture> normalMaps = loadMaterialTextures(material, aiTextureType_NORMALS, "texture_normal"); textures.insert(textures.end(), normalMaps.begin(), normalMaps.end());
vector<Texture> heightMaps = loadMaterialTextures(material, aiTextureType_HEIGHT, "texture_height"); textures.insert(textures.end(), heightMaps.begin(), heightMaps.end()); } return Mesh(vertices, textures, indices); } //读取当前材质指定类型的所有纹理 vector<Texture> loadMaterialTextures(aiMaterial* mat, aiTextureType type, string typeName) { vector<Texture> textures; for (unsigned int i = 0; i < mat->GetTextureCount(type); i++) { aiString str; mat->GetTexture(type, i, &str);//拿哪种类型的第几张纹理（从头开始拿），并返回这张纹理的路径 bool skip = false; for (unsigned int j = 0; j < textures_loaded.size(); j++) { if (strcmp(textures_loaded[j].path.data(), str.C_Str()) == 0) { textures.push_back(textures_loaded[j]);//已经加载过了，则直接重用 skip = true; break; } } if (!skip) { Texture texture; texture.id = TextureFromFile(str.C_Str(), directory); texture.type = typeName; texture.path = str.C_Str(); textures.push_back(texture); textures_loaded.push_back(texture); } } return textures; }
unsigned int TextureFromFile(const char* relativePath, const string &directory, bool gamma = false) { string filename = string(relativePath); filename = directory + '/' + filename;//只有string类型才能进行字符串拼接
unsigned int textureID; glGenTextures(1, &textureID);
int width, height, nrChannels; unsigned char* data = stbi_load(filename.c_str(), &width, &height, &nrChannels, 0);//stb_image需要接收const char*类型的路径 if (data) { GLenum format; if (nrChannels == 1) { format = GL_RED; } else if (nrChannels == 3) { format = GL_RGB; } else if (nrChannels == 4) { format = GL_RGBA; }
glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, textureID); glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, format, width, height, 0, format, GL_UNSIGNED_BYTE, data);//这里要记得传入图片数据！否则纹理加载成功，但是模型全黑！！ glGenerateMipmap(GL_TEXTURE_2D);
glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT); glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT); glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR); glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR); } else { cout << "Texture failed to load at path:" << filename << endl; } stbi_image_free(data); return textureID; }};#endif在main.cpp中使用上述模型类加载一个背包模型：
加上光照后的结果：
