使用 C++ 解析 Wavefront .obj 文件答案

【问题标题】：Parsing a Wavefront .obj file using C++使用 C++ 解析 Wavefront .obj 文件
【发布时间】：2011-12-09 09:46:22
【问题描述】：

在尝试解析波前 .obj 文件时，我想到了两种方法：

创建一个顶点数大小的二维数组。当一个面使用一个顶点时，从数组中获取它的坐标。
获取顶点列表的起始位置，然后当人脸使用顶点时，扫描线直到到达顶点。

IMO，选项 1 将占用大量内存，但速度更快。由于选项 2 涉及大量文件读取，（并且由于大多数对象中的顶点数量变得非常大），这将慢得多，但内存密集度较低。

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，有没有替代方法？

我打算使用 OpenGL 和 GLFW 来渲染对象。

【问题讨论】：

虽然它只处理相当有限的子集，但您可能想看看我在previous answer 中发布的一些代码以获得灵感。

标签： c++ wavefront

【解决方案1】：

IMO，选项 1 将占用大量内存，但速度更快。

无论如何，您都必须将这些顶点放入内存。但是不需要二维数组，顺便说一句，这会导致两个指针间接，从而对性能造成重大影响。只需对您的数据使用简单的std::vector<Vertex>，向量索引就是随附人脸列表的索引。

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>;

【讨论】：

但是如何存储 x、y 和 z 坐标？

【解决方案2】：

通常您将顶点列表读入数组。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。这也应该存储在一个数组中。

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自己编写......直接使用VTK，或者您可能会发现研究源代码对您自己的读者有进一步的启发。

在我看来，OBJ 文件的主要缺点之一是使用 ASCII。由于字符串解析，如果 3D ASCII 文件（无论是 STL、PLY、OBJ 等）是 ASCII，则加载速度非常慢。二进制格式文件要快得多，如果性能存在问题，则应始终使用：良好二进制格式的加载时间是瞬时的。

【讨论】：

"一个好的二进制格式的加载时间是瞬时的。"您在哪里购买那些零寻道、无限带宽的磁盘驱动器？我也想要一些！ :)
也许我应该将其表述为“快几个数量级”。可以像磁盘驱动程序将文件内容复制到 RAM 中一样快地读取二进制文件。我们经常使用可以存储为 ASCII 或二进制文件的浮点数矩阵。对于相同的值/矩阵大小，二进制的加载/保存不到一秒钟，而 ASCII 的加载/保存需要半分钟。（我们使用 C++ 文件流类来转换为/从 ASCII 转换）。 ASCII 格式仅用于调试....
（不只是我们；尝试在 MeshLab 中打开/保存 3D 文件并比较 ASCII 与二进制的性能。差异明显不同。）
+1 用于 VTK 参考。他们的OBJ 加载方法比我使用的方法简单 10 倍

【解决方案3】：

只需将它们加载到数组中。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，您可能正在加载一个过于详细的模型。（我半假设您将使用 OpenGL 制作游戏。如果您对如此大的模型文件有特殊需求，您仍然需要找到一种方法来加载适当的块。）

【讨论】：

【解决方案4】：

您不需要二维数组。你的模型应该是三角测量的，然后你可以简单地使用 gluts obj loader 加载 obj 文件。只需将点、面和法线存储在 3 个单独的数组/缓冲区中。有一个示例如何做到这一点here，但如果你想快速做到这一点，你应该选择二进制格式。

【讨论】：

.obj 不是我生成的，它也包含四边形。另外，二维数组是因为一维指的是顶点数，另一维存储x,y,z坐标。
@viraj：顶点编号应该用作数组的索引。这就是它的用途。
另外，在从 ascii 文件中读取浮点值时，我不能使用 in >> number 其中 in 是 ifstream 对象而 number 是浮点数吗？
读取四边形时，只需将其转换为 2 个三角形（即添加 6 个索引而不是 4 个；注意面缠绕）。无论如何，你迟早必须这样做。

【解决方案5】：

这是一个相当不错的原型设计解决方案，运行一个脚本来生成用于 OpenGL 或您喜欢的渲染 API 的数组。 obj2opengl.pl 是一个 perl 脚本，你需要安装 perl，你可以找到 here。 GitHub 链接是here。

在运行 perl 脚本时，您可能会在第 154 行收到关于 if(defined(@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);
*/

【讨论】：