盘算机图形学：实行四 带纹理的OBJ文件读取和表现

一、步伐功能计划
在步伐中读取带纹理的obj文件，载入相应的纹理图片文件，将带纹理的模子表如今步伐窗口中。实现带纹理的OBJ文件读取与表现功能，具体计划如下：
OBJ文件分析与数据存储
通过实现TriMesh类中的readObj函数，分析OBJ文件中的极点、法线、UV纹理坐标等信息，将其存储在指定的数据布局中：

• vertex_positions：存储极点多少坐标。
  
• vertex_normals：存储极点法线，用于光照盘算。
  
• vertex_textures：存储UV纹理坐标，用于纹理映射。
  
• faces：存储面片极点的索引信息，用于界说多少形状。
  
• normal_index和texture_index：分别存储面片极点对应的法线索引和纹理坐标索引。
          别的，由于OBJ文件不包罗极点颜色数据，本实行利用极点法线的数值作为颜色数据举行渲染。
  

数据构造与存储逻辑美满
通过补全storeFacesPoints函数，进一步美满面片极点的索引分析与数据存储过程：

• 遍历面片数据，按极点、法线、UV坐标的索引构造极点信息。
  
• 确保全部多少数据、法线数据和UV数据逐一对应，以便后续渲染时准确应用纹理。
  

纹理加载与表现
在main.cpp文件中修改init函数，通过以下步调实现带纹理模子的加载与表现：

• 加载纹理图片文件并绑定到模子的UV坐标上。
  
• 根据模子的极点、法线、纹理坐标等数据渲染模子。
  
• 表现玩偶和桌子模子，通过调解它们的位置与比例，天生公道的场景布局。
  

 实现结果
实现了多模子、多纹理的加载和表现功能。步伐窗口中，带有纹理的玩偶模子和桌子模子准确表现，纹理映射结果清楚且无失真。
二、步伐代码实现
补全TriMesh.cpp中的storeFacesPoints函数
通过补全storeFacesPoints函数，根据读取的模子数据，将三角面片的极点属性（包罗极点位置、法线、颜色、纹理等）整理成得当转达给GPU的数据格式，为后续的渲染做预备。
极点数据分析与存储（根据三角面片的索引将属性数据构造到GPU须要的格式）：遍历每个三角面片的数据，根据极点的索引将极点属性依次存入对应的容器（points、colors、normals、textures）。每个三角面片的极点属性都要按照极点索引依次写入。要注意的是：

• faces：存储三角形面片的极点索引。
  
• color_index：存储面片极点的颜色索引。
  
• normal_index：存储面片极点法线的索引。
  
• texture_index：存储面片极点纹理坐标的索引。
  

补全TriMesh.cpp中的generateDisk函数和generateCone函数
generateDisk 函数天生圆盘，天生一个圆盘的网格，包罗底面和相应的三角面片。generateCone 函数天生圆锥，天生一个圆锥体的网格，包罗底面和圆锥侧面。两个函数分别用来天生圆盘和圆锥体（同实行4.1），依赖于三角形扇形的方式来毗连底面和顶部（尖端）的极点，天生相应的三角面片。

• generateDisk 函数：
  

• 天生极点：利用循环盘算每个切片的界限点（极点坐标 x, y, z），此中 z 始终为 0（在 xy 平面上），并根据该极点的法向量（法向量始终为 (0, 0, 1)）添加颜色（这里简化为与法向量类似的颜色）。在循环竣过后，添加一个圆盘的中央点（极点坐标为 (0, 0, 0)）。
  
• 天生三角面片：利用三角形扇形的方式将每个切片毗连起来，形成三角面片，通过 faces.push_back() 存储每个三角形的三个极点索引。为每个极点天生相应的纹理坐标，并存储索引。
  
• 法向量和颜色设置：通过 normal_index 和 color_index 将每个三角面片的极点与法向量和颜色的索引关联起来。
  

• generateCone 函数：
  

• 天生底部极点：利用循环盘算圆锥底部的每个极点坐标（x, y, z），此中 z 始终为 0。根据每个极点位置天生法向量（平面上每个极点的法向量为 (x, y, 0) 的归一化向量），并天生颜色（与法向量类似）。
  
• 添加圆锥的极点：圆锥顶端添加一个极点，坐标为 (0, 0, height)，法向量为 (0, 0, 1)。
  
• 天生圆锥侧面三角面片：每两个相邻的底面极点和圆锥极点毗连，形成一个三角形。通过 faces.push_back() 将每个侧面三角形的三个极点索引存储起来。对每个三角面片的三个极点天生纹理坐标并存储。
  
• 法向量和颜色设置：通过 normal_index 和 color_index 将三角面片与法向量、颜色的索引关联起来。
  

终极，全部的极点、法向量、颜色、纹理坐标和面片索引通过 storeFacesPoints() 存储起来，以便后续利用。

补全TriMesh.cpp中的readObj函数
readObj函数实现了从 .obj 文件中读取三维模子的极点数据、法向量数据、纹理坐标数据和面片数据，并将这些数据存储在类的成员变量中，供后续的渲染或盘算利用。须要增补的代码逻辑如下：

• 分析每一行的数据：
  

• 极点数据 ("v")：读取极点坐标（x, y, z），将其存入 vertex_positions 向量中。
  
• 法向量数据 ("vn")：读取法向量坐标（x, y, z），将其存入 vertex_normals 向量中。
  
• 纹理坐标数据 ("vt")：读取纹理坐标（x, y），将其存入 vertex_textures 向量中。
  
• 面数据 ("f")：读取面数据，包罗三个极点的索引（极点、纹理和法向量索引），这些索引会被转换为从0开始的索引，并存储在 faces、texture_index、normal_index 中。
  

• 处置惩罚面数据：
  

每一行的面数据包罗三个极点，利用索引（如 a0, b0, c0）来表现这些极点在对应的数组中的位置。索引是从1开始的，因此须要将其减去1来转换为从0开始的索引。

• 极点颜色和法向量同步：
  

在 vertex_colors 中存储的是法向量（即 vertex_normals），由于通常情况下法向量用作极点的颜色。

补全main.cpp中的init函数
在init() 函数加载桌子和娃娃的三维模子，并根据指定的平移、旋转和缩放变更举行调解。将这些模子添加到绘制管线（painter）中，供渲染利用。

• 加载并设置桌子模子
  

• 创建一个新的 TriMesh 对象 table，并读取桌子模子文件 table.obj。
  
• 通过 setNormalize(true) 方法确保模子数据被归一化。
  
• 利用 readObj("./assets/table.obj") 函数加载桌子的多少数据。
  
• 设置桌子的平移（setTranslation）、旋转（setRotation）、缩放（setScale）变更。
  

平移：glm::vec3(-0.7, 0.0, 0.0) 将桌子稍微平移。
旋转：glm::vec3(-90.0, 0.0, 0.0) 将桌子旋转 -90 度。
缩放：glm::vec3(2.0, 2.0, 2.0) 放大桌子的巨细。
将桌子模子添加到 painter 中，通过 painter->addMesh 方法加载模子并指定纹理和着色器。

加载并设置娃娃模子

• 创建一个新的 TriMesh 对象 wawa，并读取娃娃模子文件 wawa.obj。
  
• 同样通过 setNormalize(true) 方法归一化模子数据，并利用 readObj("./assets/wawa.obj") 函数加载娃娃的多少数据。
  
• 设置娃娃的平移、旋转和缩放变更：
  

平移：glm::vec3(0.7, 0.0, 0.0) 将娃娃平移。
旋转：glm::vec3(-90.0, 0.0, 0.0) 旋转 -90 度。
缩放：glm::vec3(2.0, 2.0, 2.0) 放大娃娃的巨细。
将娃娃模子添加到 painter 中，指定纹理和着色器。

三、步伐运行结果
运行步伐初始界面

举行程度方向左右旋转

举行竖直方向旋转