source: trunk/src/formats/md5_loader.cc @ 416

Last change on this file since 416 was 416, checked in by epyon, 10 years ago
  • mesh_data and key_data are data_channel_set (WIP)
  • massive cleanup of privacy in data_channels
File size: 15.5 KB
RevLine 
[395]1// Copyright (C) 2012-2015 ChaosForge Ltd
2// http://chaosforge.org/
3//
4// This file is part of Nova libraries.
5// For conditions of distribution and use, see copying.txt file in root folder.
[190]6
7#include "nv/formats/md5_loader.hh"
8
[319]9#include "nv/core/logging.hh"
[392]10#include "nv/stl/vector.hh"
[190]11#include "nv/io/std_stream.hh"
[416]12#include "nv/interface/data_channel_access.hh"
[190]13
[401]14#include <stdio.h>  // sscanf
15#include <stdlib.h> // atof
16
[190]17using namespace nv;
18
19static void next_line( std::istream& stream )
20{
[367]21        stream.ignore( 1024*1024, '\n' );
[190]22}
23
24static inline void discard( std::istream& stream, const std::string& token )
25{
26        std::string discarded;
27        stream >> discarded;
28        assert( discarded == token );
29}
30
31static void remove_quotes( std::string& str )
32{
[376]33        nv::size_t n;
[190]34        while ( ( n = str.find('\"') ) != std::string::npos ) str.erase(n,1);
35}
36
[398]37static void unit_quat_w( nv::quat& quat )
[190]38{
39        float t = 1.0f - ( quat.x * quat.x ) - ( quat.y * quat.y ) - ( quat.z * quat.z );
40        quat.w = ( t < 0.0f ? 0.0f : -sqrtf(t) );
41}
42
43bool md5_loader::load( stream& source )
44{
[289]45        reset();
[190]46        std_stream sstream( &source );
47        std::string command;
[289]48        mesh_node_data* nodes = nullptr;
49        size_t num_joints = 0;
50
51        // MESH data
[261]52        dynamic_array< md5_weight > weights;
53        dynamic_array< md5_weight_info > weight_info;
[289]54        size_t num_meshes = 0;
[190]55
[289]56        // MESH data
[383]57        dynamic_array< md5_joint_info > joint_infos;
58        vector< transform >             base_frames;
[289]59        size_t num_animated_components = 0;
60        size_t frame_rate = 0;
61        size_t num_frames = 0;
62
[190]63        sstream >> command;
64        while ( !sstream.eof() )
65        {
66                if ( command == "MD5Version" )
67                {
68                        sstream >> m_md5_version;
69                        assert( m_md5_version == 10 );
70                }
71                else if ( command == "commandline" )
72                {
73                        next_line( sstream );
74                }
75                else if ( command == "numJoints" )
76                {
[289]77                        sstream >> num_joints;
78                        next_line( sstream );
[190]79                }
80                else if ( command == "numMeshes" )
81                {
[289]82                        assert( m_type == UNKNOWN );
83                        m_type = MESH;
84                        sstream >> num_meshes;
85                        m_meshes.resize( num_meshes );
86                        num_meshes = 0;
[190]87                }
[289]88                else if ( command == "numFrames" )
89                {
90                        assert( m_type == UNKNOWN || m_type == ANIMATION );
91                        m_type = ANIMATION;
92                        sstream >> num_frames;
93                        next_line( sstream );
94                }
95                else if ( command == "frameRate" )
96                {
97                        assert( m_type == UNKNOWN || m_type == ANIMATION );
98                        m_type = ANIMATION;
99                        sstream >> frame_rate;
100                        next_line( sstream );
101                }
102                else if ( command == "numAnimatedComponents" )
103                {
104                        assert( m_type == UNKNOWN || m_type == ANIMATION );
105                        m_type = ANIMATION;
106                        sstream >> num_animated_components;
107                        next_line( sstream );
108                }
[190]109                else if ( command == "joints" )
110                {
[289]111                        assert( m_type == MESH );
112                        assert( m_nodes == nullptr );
113                        nodes = new mesh_node_data[ num_joints ];
114                        m_nodes = new mesh_nodes_data( "md5_bones", num_joints, nodes );
[190]115                        discard( sstream, "{" );
[289]116                        for ( size_t i = 0; i < m_nodes->get_count(); ++i )
[190]117                        {
[289]118                                sstream >> nodes[i].name >> nodes[i].parent_id;
119                                vec3 pos;
120                                quat orient;
[190]121                                discard( sstream, "(" );
[289]122                                sstream >> pos.x >> pos.y >> pos.z;
[190]123                                discard( sstream, ")" );
124                                discard( sstream, "(" );
[289]125                                sstream >> orient.x >> orient.y >> orient.z;
126                                unit_quat_w( orient );
127                                remove_quotes( nodes[i].name );
128                                nodes[i].target_id       = -1;
129                                nodes[i].parent_id       = -1;
130                                nodes[i].transform       = transform( pos, orient ).inverse().extract();
131                                nodes[i].data            = nullptr;
[190]132                                next_line( sstream );
133                        }
134                        discard( sstream, "}" );
135                }
136                else if ( command == "mesh" )
137                {
[289]138                        assert( m_type == MESH );
[416]139                        data_channel_set_creator mesh;
[239]140
[323]141                        uint32 num_verts   = 0;
142                        uint32 num_tris    = 0;
143                        uint32 num_weights = 0;
[190]144
145                        discard( sstream, "{" );
146                        sstream >> command;
147                        while ( command != "}" )
148                        {
149                                if ( command == "shader" )
150                                {
[287]151                                        std::string shader;
152                                        sstream >> shader;
153                                        remove_quotes( shader );
[190]154                                        next_line( sstream );
155                                }
156                                else if ( command == "numverts")
157                                {
158                                        sstream >> num_verts;
[239]159
[287]160                                        md5_vtx_t* tdata = nullptr;
[239]161                                        {
[415]162                                                data_channel_creator<md5_vtx_pnt>   ch_pnt( num_verts );
163                                                data_channel_creator<md5_vtx_t>     ch_t( num_verts );
164                                                data_channel_creator<md5_vtx_pntiw> ch_pntiw( num_verts );
[413]165                                                tdata = ch_t.data();
[416]166                                                mesh.add_channel( ch_pnt.release() );
167                                                mesh.add_channel( ch_t.release() );
[287]168                                                // TODO: hack to prevent rendering
[412]169                                                //ch_pntiw->m_count = 0;
[416]170                                                mesh.add_channel( ch_pntiw.release() );
[239]171                                        }
[259]172                                        weight_info.resize( num_verts );
[239]173
[190]174                                        next_line( sstream );
[226]175                                        std::string line;
[323]176                                        for ( uint32 i = 0; i < num_verts; ++i )
[190]177                                        {
[239]178                                                size_t weight_count;
179                                                size_t start_weight;
180                                                vec2 texcoord;
[190]181
[226]182                                                std::getline( sstream, line );
[239]183                                                sscanf( line.c_str(), "%*s %*u ( %f %f ) %u %u", &(texcoord.x), &(texcoord.y), &(start_weight), &(weight_count) );
[259]184                                                weight_info[i].start_weight = start_weight;
185                                                weight_info[i].weight_count = weight_count;
[287]186                                                tdata[i].texcoord = texcoord;
[190]187                                        } 
188                                }
189                                else if ( command == "numtris" )
190                                {
191                                        sstream >> num_tris;
[239]192
[413]193                                        data_channel_creator< index_u32 > ch_i( num_tris * 3 );
194                                        uint32* vtx_i                = reinterpret_cast< uint32* >( ch_i.raw_data() );
[239]195                                        uint32 idx = 0;
196
[190]197                                        next_line( sstream );
[226]198                                        std::string line;
[323]199                                        for ( uint32 i = 0; i < num_tris; ++i )
[190]200                                        {
[406]201                                                unsigned ti0;
202                                                unsigned ti1;
203                                                unsigned ti2;
[190]204
[226]205                                                std::getline( sstream, line );
[239]206                                                sscanf( line.c_str(), "%*s %*u %u %u %u )", &(ti0), &(ti1), &(ti2));
[226]207
[406]208                                                vtx_i[idx++] = ti0;
209                                                vtx_i[idx++] = ti1;
210                                                vtx_i[idx++] = ti2;
[190]211                                        }             
[413]212
[416]213                                        mesh.add_channel( ch_i.release() );
[190]214                                }
215                                else if ( command == "numweights" )
216                                {
217                                        sstream >> num_weights;
[261]218                                        weights.resize( num_weights );
[190]219                                        next_line( sstream );
[226]220                                        std::string line;
[323]221                                        for ( uint32 i = 0; i < num_weights; ++i )
[190]222                                        {
223                                                md5_weight weight;
[226]224
225                                                std::getline( sstream, line );
226                                                sscanf( line.c_str(), "%*s %*u %u %f ( %f %f %f )", &(weight.joint_id), &(weight.bias), &(weight.pos.x), &(weight.pos.y), &(weight.pos.z));
[261]227                                                weights[i] = weight;
[190]228                                        }
229                                }
230                                else
231                                {
232                                        next_line( sstream );
233                                }
234
235                                sstream >> command;
236                        }
237
[416]238                        data_channel_set* mdata = mesh.release();
239                        prepare_mesh( nodes, weight_info.size(), mdata, weights.data(), weight_info.data() );
[190]240
[416]241                        m_meshes[ num_meshes ] = mdata;
[289]242                        num_meshes++;
243                } // mesh
244                else if ( command == "hierarchy" )
245                {
246                        assert( m_type == ANIMATION );
247                        assert( nodes == nullptr );
248                        nodes = new mesh_node_data[ num_joints ];
[406]249                        m_nodes = new mesh_nodes_data( "md5_animation", num_joints, nodes, static_cast< nv::uint16 >( frame_rate ), static_cast< float >( num_frames ), true );
[289]250                        joint_infos.resize( num_joints );
251
252                        discard( sstream, "{" );
253                        for ( size_t i = 0; i < m_nodes->get_count(); ++i )
254                        {
255                                std::string    name;
256                                sstream >> nodes[i].name >> nodes[i].parent_id >> joint_infos[i].flags >> joint_infos[i].start_index;
257                                remove_quotes( name );
258                                nodes[i].transform = mat4();
259                                nodes[i].target_id = -1;
260                                nodes[i].data      = new key_data;
[415]261                                data_channel_creator< md5_key_t > fc( num_frames );
[416]262                                nodes[i].data->add_key_channel( fc.release() );
[289]263                                next_line( sstream );
264                        }
265                        discard( sstream, "}" );
[190]266                }
[289]267                else if ( command == "bounds" )
268                {
269                        assert( m_type == ANIMATION );
270                        discard( sstream, "{" );
271                        next_line( sstream );
272                        for ( size_t i = 0; i < num_frames; ++i )
273                        {
274                                //                              vec3 min;
275                                //                              vec3 max;
276                                //                              discard( sstream, "(" );
277                                //                              sstream >> min.x >> min.y >> min.z;
278                                //                              discard( sstream, ")" );
279                                //                              discard( sstream, "(" );
280                                //                              sstream >> max.x >> max.y >> max.z;
281                                //                              m_bounds.push_back( bound );
282                                next_line( sstream );
283                        }
284
285                        discard( sstream, "}" );
286                        next_line( sstream );
287                }
288                else if ( command == "baseframe" )
289                {
290                        assert( m_type == ANIMATION );
291                        discard( sstream, "{" );
292                        next_line( sstream );
293
294                        for ( size_t i = 0; i < m_nodes->get_count(); ++i )
295                        {
296                                transform base_frame;
297                                vec3 pos;
298                                quat orient;
299                                discard( sstream, "(" );
300                                sstream >> pos.x >> pos.y >> pos.z;
301                                discard( sstream, ")" );
302                                discard( sstream, "(" );
303                                sstream >> orient.x >> orient.y >> orient.z;
304                                next_line( sstream );
305
306                                base_frames.emplace_back( pos, orient );
307                        }
308                        discard( sstream, "}" );
309                        next_line( sstream );
310                }
311                else if ( command == "frame" )
312                {
[383]313                        vector<float> frame;
[289]314                        uint32 frame_id;
315                        sstream >> frame_id;
316                        discard( sstream, "{" );
317                        next_line( sstream );
318
319                        frame.reserve( num_animated_components );
320                        char buf[50];
321                        for ( size_t i = 0; i < num_animated_components; ++i )
322                        {
323                                sstream >> buf;
[406]324                                frame.push_back( static_cast< float >( atof(buf) ) );
[289]325                        }
326
327                        build_frame_skeleton( nodes, frame_id, joint_infos, base_frames, frame );
328
329                        discard( sstream, "}" );
330                        next_line( sstream );
331                }
332
[190]333                sstream >> command;
334        }
335
336        return true;
337}
338
[416]339bool md5_loader::prepare_mesh( mesh_node_data* nodes, uint32 vtx_count, data_channel_set* mdata, md5_weight* weights, md5_weight_info* weight_info )
[190]340{
[289]341        assert( m_type == MESH );
[415]342        data_channel_creator< md5_vtx_pnt >   pnt  ( const_cast< raw_data_channel* >( mdata->get_channel< md5_vtx_pnt >() ) );
343        data_channel_creator< md5_vtx_pntiw > pntiw( const_cast< raw_data_channel* >( mdata->get_channel< md5_vtx_pntiw >() ) );
344        md5_vtx_pntiw* vtx_data = pntiw.data();
345        md5_vtx_pnt* vtcs = pnt.data();
[190]346
[239]347        for ( uint32 i = 0; i < vtx_count; ++i )
[190]348        {
[259]349                size_t start_weight = weight_info[i].start_weight;
350                size_t weight_count = weight_info[i].weight_count;
[287]351                md5_vtx_pntiw& vdata = vtx_data[i];
[239]352                md5_vtx_pnt& vtc = vtcs[i];
[190]353
[398]354                vtc.position = vec3(0);
355                vtc.normal   = vec3(0);
356                vtc.tangent  = vec3(0);
[190]357
[374]358                stable_sort( weights + start_weight, weights + start_weight + weight_count, [] ( const md5_weight& a, const md5_weight& b ) -> bool { return a.bias > b.bias; } );
359                //std::sort( weights + start_weight, weights + start_weight + weight_count, [](const md5_weight& a, const md5_weight& b) -> bool { return a.bias > b.bias; } );
[258]360
[259]361                if ( weight_count > 4 )
[258]362                {
363                        float sum = 0.0f;
364                        for ( size_t j = 0; j < 4; ++j )
365                        {
[259]366                                sum += weights[start_weight + j].bias;
[258]367                        }
368                        float ratio = 1.0f / sum;
369                        for ( size_t j = 0; j < 4; ++j )
370                        {
[259]371                                weights[start_weight + j].bias = ratio * weights[start_weight + j].bias;
[258]372                        }
[259]373                        weight_count = 4;
[258]374                }
375
[406]376                for ( int j = 0; j < 4; ++j )
[190]377                {
[406]378                        if ( j < int(weight_count) )
[259]379                        {
[406]380                                vdata.boneindex[j]  = int( weights[int(start_weight) + j].joint_id );
381                                vdata.boneweight[j] = weights[int(start_weight) + j].bias;
[259]382                        }
383                        else
384                        {
385                                vdata.boneindex[j]  = 0;
386                                vdata.boneweight[j] = 0.0f;
387                        }
388                }
[190]389
[259]390                for ( size_t j = 0; j < 4; ++j )
391                {
392                        if ( j < weight_count )
393                        {
[289]394                                md5_weight& weight           = weights[start_weight + j];
395                                const mesh_node_data&  joint = nodes[weight.joint_id];
396                                const transform tr = transform( joint.transform ).inverse();
[398]397                                vec3 rot_pos = tr.get_orientation() * weight.pos;
[190]398
[289]399                                vtc.position += ( tr.get_position() + rot_pos ) * weight.bias;
[259]400                        }
[190]401                }
402        }
403
[416]404        const uint32*    idata = reinterpret_cast< uint32* >( const_cast< uint8* >( mdata->get_channel( slot::INDEX )->raw_data() ) );
[287]405        const md5_vtx_t* tdata = mdata->get_channel_data<md5_vtx_t>();
406
[239]407        // Prepare normals
[416]408        uint32 tri_count = mdata->get_channel_size( slot::INDEX ) / 3;
[239]409        for ( unsigned int i = 0; i < tri_count; ++i )
[190]410        {
[287]411                uint32 ti0 = idata[ i * 3 ];
412                uint32 ti1 = idata[ i * 3 + 1 ];
413                uint32 ti2 = idata[ i * 3 + 2 ];
[239]414 
[398]415                vec3 v1 = vtcs[ ti0 ].position;
416                vec3 v2 = vtcs[ ti1 ].position;
417                vec3 v3 = vtcs[ ti2 ].position;
418                vec3 xyz1 = v3 - v1;
419                vec3 xyz2 = v2 - v1;
[190]420
[398]421                vec3 normal = glm::cross( xyz1, xyz2 );
[190]422
[239]423                vtcs[ ti0 ].normal += normal;
424                vtcs[ ti1 ].normal += normal;
425                vtcs[ ti2 ].normal += normal;
[190]426
[287]427                const vec2& w1 = tdata[ ti0 ].texcoord;
428                const vec2& w2 = tdata[ ti1 ].texcoord;
429                const vec2& w3 = tdata[ ti2 ].texcoord;
[190]430
431                vec2 st1 = w3 - w1;
432                vec2 st2 = w2 - w1;
433
434                float coef = 1.0f / (st1.x * st2.y - st2.x * st1.y);
435
436                vec3 tangent = (( xyz1 * st2.y ) - ( xyz2 * st1.y )) * coef;
437
[239]438                vtcs[ ti0 ].tangent += tangent;
439                vtcs[ ti1 ].tangent += tangent;
440                vtcs[ ti2 ].tangent += tangent;
[190]441        }
442
[239]443        for ( size_t i = 0; i < vtx_count; ++i )
[190]444        {
[287]445                md5_vtx_pntiw& vdata = vtx_data[i];
[190]446
[398]447                vec3 normal  = glm::normalize( vtcs[i].normal );
448                vec3 tangent = glm::normalize( vtcs[i].tangent );
[239]449                vtcs[i].normal   = normal;
450                vtcs[i].tangent  = tangent;
[190]451
[259]452                vdata.position = vtcs[i].position;
[398]453                vdata.normal   = vec3(0);
454                vdata.tangent  = vec3(0);
[239]455 
[406]456                for ( int j = 0; j < 4; ++j )
[239]457                {
[289]458                        const mesh_node_data&  joint = nodes[vdata.boneindex[j]];
459                        const transform tr = transform( joint.transform ).inverse();
460                        vdata.normal  += ( normal  * tr.get_orientation() ) * vdata.boneweight[j];
461                        vdata.tangent += ( tangent * tr.get_orientation() ) * vdata.boneweight[j];
[239]462                }
[190]463        }
464
465        return true;
466}
467
[399]468void md5_loader::build_frame_skeleton( mesh_node_data* nodes, uint32 index, const array_view<md5_joint_info>& joint_infos, const array_view<transform>& base_frames, const array_view<float>& frame_data )
[191]469{
[289]470        assert( m_type == ANIMATION );
[191]471        for ( unsigned int i = 0; i < joint_infos.size(); ++i )
472        {
473                unsigned int j = 0;
474
475                const md5_joint_info& jinfo = joint_infos[i];
[289]476                mesh_node_data& joint = nodes[i];
477                int parent_id         = joint.parent_id;
[191]478
[241]479                vec3 pos    = base_frames[i].get_position();
480                quat orient = base_frames[i].get_orientation();
481                if ( jinfo.flags & 1 )  pos.x    = frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
482                if ( jinfo.flags & 2 )  pos.y    = frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
483                if ( jinfo.flags & 4 )  pos.z    = frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
484                if ( jinfo.flags & 8 )  orient.x = frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
485                if ( jinfo.flags & 16 ) orient.y = frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
486                if ( jinfo.flags & 32 ) orient.z = frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
487                unit_quat_w( orient );
[191]488
[241]489                if ( parent_id >= 0 ) // Has a parent joint
[191]490                {
[289]491                        const mesh_node_data& pjoint = nodes[parent_id];
[413]492                        const transform* ptv = reinterpret_cast< const transform* >( pjoint.data->get_channel(0)->raw_data() );
[241]493                        transform ptr;
[415]494                        if ( pjoint.data->get_channel(0)->size() > index ) ptr = ptv[ index ];
[398]495                        vec3 rot_pos = ptr.get_orientation() * pos;
[191]496
[241]497                        pos    = ptr.get_position() + rot_pos;
498                        orient = ptr.get_orientation() * orient;
[191]499
[241]500                        orient = glm::normalize( orient );
[191]501                }
502
[413]503                reinterpret_cast< transform* >( const_cast< uint8* >( joint.data->get_channel(0)->raw_data() ) )[index] = transform( pos, orient );
[191]504        }
[241]505}
[191]506
[416]507data_channel_set* nv::md5_loader::release_mesh_data( size_t index )
[241]508{
[416]509        data_channel_set* result = m_meshes[ index ];
[241]510        m_meshes[ index ] = nullptr;
511        return result;
[191]512}
513
[291]514mesh_nodes_data* nv::md5_loader::release_mesh_nodes_data( size_t )
[191]515{
[289]516        mesh_nodes_data* nodes = m_nodes;
517        m_nodes = nullptr;
518        return nodes;
[191]519}
520
[287]521mesh_data_pack* nv::md5_loader::release_mesh_data_pack()
[191]522{
[287]523        uint32 size = m_meshes.size();
[416]524        data_channel_set* meshes = data_channel_set_creator::create_array( size, 4 );
[287]525        for ( uint32 i = 0; i < size; ++i )
526        {
[416]527                data_channel_set_creator( m_meshes[i] ).move_to( meshes[i] );
[287]528                delete m_meshes[i];
529                m_meshes[i] = nullptr;
530        }
531        return new mesh_data_pack( size, meshes, release_mesh_nodes_data() );
[191]532}
533
[287]534
535nv::md5_loader::~md5_loader()
[191]536{
[289]537        reset();
538}
539
540void nv::md5_loader::reset()
541{
542        if ( m_nodes ) delete m_nodes;
[287]543        for ( auto m : m_meshes ) { if (m) delete m; }
[289]544        m_meshes.resize(0);
545        m_nodes = nullptr;
[239]546}
547
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.