source: trunk/src/formats/md5_loader.cc @ 240

Last change on this file since 240 was 240, checked in by epyon, 11 years ago
  • multiple mesh per file interface for all mesh loaders added
  • multiple mesh per file obj and md5 loader support added
File size: 15.6 KB
Line 
1// Copyright (C) 2012-2013 ChaosForge / Kornel Kisielewicz
2// http://chaosforge.org/
3//
4// This file is part of NV Libraries.
5// For conditions of distribution and use, see copyright notice in nv.hh
6
7#include "nv/formats/md5_loader.hh"
8
9#include <glm/gtc/constants.hpp>
10#include "nv/logging.hh"
11#include "nv/io/std_stream.hh"
12#include <cstring>
13
14using namespace nv;
15
16// based on http://tfc.duke.free.fr/coding/md5-specs-en.html
17
18static void next_line( std::istream& stream )
19{
20        stream.ignore( std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n' );
21}
22
23static inline void discard( std::istream& stream, const std::string& token )
24{
25//      stream.ignore( std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), ' ' );
26        std::string discarded;
27        stream >> discarded;
28        assert( discarded == token );
29}
30
31
32static void remove_quotes( std::string& str )
33{
34        size_t n;
35        while ( ( n = str.find('\"') ) != std::string::npos ) str.erase(n,1);
36}
37
38static void unit_quat_w( glm::quat& quat )
39{
40        float t = 1.0f - ( quat.x * quat.x ) - ( quat.y * quat.y ) - ( quat.z * quat.z );
41        quat.w = ( t < 0.0f ? 0.0f : -sqrtf(t) );
42}
43
44bool md5_loader::load( stream& source )
45{
46        std_stream sstream( &source );
47        std::string command;
48
49        sstream >> command;
50        while ( !sstream.eof() )
51        {
52                if ( command == "MD5Version" )
53                {
54                        sstream >> m_md5_version;
55                        assert( m_md5_version == 10 );
56                }
57                else if ( command == "commandline" )
58                {
59                        next_line( sstream );
60                }
61                else if ( command == "numJoints" )
62                {
63                        sstream >> m_num_joints;
64                        m_joints.reserve( m_num_joints );
65                }
66                else if ( command == "numMeshes" )
67                {
68                        sstream >> m_num_meshes;
69                        m_meshes.reserve( m_num_meshes );
70                }
71                else if ( command == "joints" )
72                {
73                        discard( sstream, "{" );
74                        md5_joint joint;
75                        for ( size_t i = 0; i < m_num_joints; ++i )
76                        {
77                                sstream >> joint.name >> joint.parent_id;
78                                discard( sstream, "(" );
79                                sstream >> joint.pos.x >> joint.pos.y >> joint.pos.z;
80                                discard( sstream, ")" );
81                                discard( sstream, "(" );
82                                sstream >> joint.orient.x >> joint.orient.y >> joint.orient.z;
83                                remove_quotes( joint.name );
84                                unit_quat_w( joint.orient );
85                                m_joints.push_back( joint );
86                                next_line( sstream );
87                        }
88                        discard( sstream, "}" );
89                }
90                else if ( command == "mesh" )
91                {
92                        md5_mesh_data* mesh = new md5_mesh_data();
93
94                        int num_verts, num_tris, num_weights;
95
96                        discard( sstream, "{" );
97                        sstream >> command;
98                        while ( command != "}" )
99                        {
100                                if ( command == "shader" )
101                                {
102                                        sstream >> mesh->m_shader;
103                                        remove_quotes( mesh->m_shader );
104                                        // texturePath.replace_extension( ".tga" );
105                                        next_line( sstream );
106                                }
107                                else if ( command == "numverts")
108                                {
109                                        sstream >> num_verts;
110
111                                        {
112                                                mesh_raw_channel* ch_pnt = mesh_raw_channel::create<md5_vtx_pnt>( num_verts );
113                                                mesh_raw_channel* ch_t   = mesh_raw_channel::create<md5_vtx_t>( num_verts );
114                                                mesh->m_pntdata          = (md5_vtx_pnt*)ch_pnt->data;
115                                                mesh->m_tdata            = (md5_vtx_t*)ch_t->data;
116                                                mesh->add_channel( ch_pnt );
117                                                mesh->add_channel( ch_t );
118                                        }
119                                        mesh->m_vtx_data.resize( num_verts );
120
121                                        next_line( sstream );
122                                        std::string line;
123                                        for ( int i = 0; i < num_verts; ++i )
124                                        {
125                                                md5_vtx_data& vdata = mesh->m_vtx_data[i];
126                                                size_t weight_count;
127                                                size_t start_weight;
128                                                vec2 texcoord;
129
130                                                std::getline( sstream, line );
131                                                sscanf( line.c_str(), "%*s %*u ( %f %f ) %u %u", &(texcoord.x), &(texcoord.y), &(start_weight), &(weight_count) );
132                                                vdata.start_weight = start_weight;
133                                                vdata.weight_count = weight_count;
134                                                mesh->m_tdata[i].texcoord = texcoord;
135                                        } 
136                                }
137                                else if ( command == "numtris" )
138                                {
139                                        sstream >> num_tris;
140
141                                        mesh_raw_index_channel* ch_i = mesh_raw_index_channel::create<uint32>( num_tris * 3 );
142                                        uint32* vtx_i                = (uint32*)ch_i->data;
143                                        mesh->m_idata                = vtx_i;
144                                        uint32 idx = 0;
145                                        mesh->set_index_channel( ch_i );
146
147                                        next_line( sstream );
148                                        std::string line;
149                                        for ( int i = 0; i < num_tris; ++i )
150                                        {
151                                                size_t ti0;
152                                                size_t ti1;
153                                                size_t ti2;
154
155                                                std::getline( sstream, line );
156                                                sscanf( line.c_str(), "%*s %*u %u %u %u )", &(ti0), &(ti1), &(ti2));
157
158                                                vtx_i[idx++] = (uint32)ti0;
159                                                vtx_i[idx++] = (uint32)ti1;
160                                                vtx_i[idx++] = (uint32)ti2;
161                                        }             
162                                }
163                                else if ( command == "numweights" )
164                                {
165                                        sstream >> num_weights;
166                                        mesh->m_weights.reserve( num_weights );
167                                        next_line( sstream );
168                                        std::string line;
169                                        for ( int i = 0; i < num_weights; ++i )
170                                        {
171                                                md5_weight weight;
172
173                                                std::getline( sstream, line );
174                                                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));
175                                                mesh->m_weights.push_back(weight);
176                                        }
177                                }
178                                else
179                                {
180                                        next_line( sstream );
181                                }
182
183                                sstream >> command;
184                        }
185
186                        prepare_mesh( mesh );
187
188                        m_meshes.push_back(mesh);
189                }
190                sstream >> command;
191        }
192
193        assert( m_joints.size() == m_num_joints );
194        assert( m_meshes.size() == m_num_meshes );
195        return true;
196}
197
198bool md5_loader::prepare_mesh( md5_mesh_data* mdata )
199{
200        uint32 vtx_count = mdata->m_vtx_data.size();
201        md5_vtx_pnt* vtcs = mdata->m_pntdata;
202
203        for ( uint32 i = 0; i < vtx_count; ++i )
204        {
205                md5_vtx_data& vdata = mdata->m_vtx_data[i];
206                md5_vtx_pnt& vtc = vtcs[i];
207
208                vtc.position = glm::vec3(0);
209                vtc.normal   = glm::vec3(0);
210                vtc.tangent  = glm::vec3(0);
211
212                for ( size_t j = 0; j < vdata.weight_count; ++j )
213                {
214                        md5_weight& weight = mdata->m_weights[vdata.start_weight + j];
215                        md5_joint&  joint  = m_joints[weight.joint_id];
216
217                        glm::vec3 rot_pos = joint.orient * weight.pos;
218
219                        vtc.position += ( joint.pos + rot_pos ) * weight.bias;
220                }
221        }
222
223        // Prepare normals
224        uint32 tri_count = mdata->get_count() / 3;
225        for ( unsigned int i = 0; i < tri_count; ++i )
226        {
227                uint32 ti0 = mdata->m_idata[ i * 3 ];
228                uint32 ti1 = mdata->m_idata[ i * 3 + 1 ];
229                uint32 ti2 = mdata->m_idata[ i * 3 + 2 ];
230 
231                glm::vec3 v1 = vtcs[ ti0 ].position;
232                glm::vec3 v2 = vtcs[ ti1 ].position;
233                glm::vec3 v3 = vtcs[ ti2 ].position;
234                glm::vec3 xyz1 = v3 - v1;
235                glm::vec3 xyz2 = v2 - v1;
236
237                glm::vec3 normal = glm::cross( xyz1, xyz2 );
238
239                vtcs[ ti0 ].normal += normal;
240                vtcs[ ti1 ].normal += normal;
241                vtcs[ ti2 ].normal += normal;
242
243                const vec2& w1 = mdata->m_tdata[ ti0 ].texcoord;
244                const vec2& w2 = mdata->m_tdata[ ti1 ].texcoord;
245                const vec2& w3 = mdata->m_tdata[ ti2 ].texcoord;
246
247                vec2 st1 = w3 - w1;
248                vec2 st2 = w2 - w1;
249
250                float coef = 1.0f / (st1.x * st2.y - st2.x * st1.y);
251
252                vec3 tangent = (( xyz1 * st2.y ) - ( xyz2 * st1.y )) * coef;
253
254                vtcs[ ti0 ].tangent += tangent;
255                vtcs[ ti1 ].tangent += tangent;
256                vtcs[ ti2 ].tangent += tangent;
257        }
258
259        for ( size_t i = 0; i < vtx_count; ++i )
260        {
261                md5_vtx_data& vdata = mdata->m_vtx_data[i];
262
263                glm::vec3 normal  = glm::normalize( vtcs[i].normal );
264                glm::vec3 tangent = glm::normalize( vtcs[i].tangent );
265                vtcs[i].normal   = normal;
266                vtcs[i].tangent  = tangent;
267
268                vdata.normal  = glm::vec3(0);
269                vdata.tangent = glm::vec3(0);
270 
271                for ( size_t j = 0; j < vdata.weight_count; ++j )
272                {
273                        const md5_weight& weight = mdata->m_weights[vdata.start_weight + j];
274                        const md5_joint&  joint  = m_joints[weight.joint_id];
275                        vdata.normal  += ( normal  * joint.orient ) * weight.bias;
276                        vdata.tangent += ( tangent * joint.orient ) * weight.bias;
277                }
278        }
279
280        return true;
281}
282
283
284md5_animation::md5_animation()
285        : m_md5_version( 0 )
286        , m_num_frames( 0 )
287        , m_num_joints( 0 )
288        , m_frame_rate( 0 )
289        , m_num_animated_components( 0 )
290        , m_anim_duration( 0 )
291        , m_frame_duration( 0 )
292        , m_anim_time( 0 )
293{
294
295}
296
297md5_animation::~md5_animation()
298{
299
300}
301
302bool md5_animation::load_animation( stream& source )
303{
304        m_joint_infos.clear();
305        m_bounds.clear();
306        m_base_frames.clear();
307        m_frames.clear();
308        m_animated_skeleton.joints.clear();
309        m_num_frames = 0;
310
311        std_stream sstream( &source );
312        std::string command;
313
314        sstream >> command;
315        while ( !sstream.eof() )
316        {
317                if ( command == "MD5Version" )
318                {
319                        sstream >> m_md5_version;
320                        assert( m_md5_version == 10 );
321                }
322                else if ( command == "commandline" )
323                {
324                        next_line( sstream );
325                }
326                else if ( command == "numFrames" )
327                {
328                        sstream >> m_num_frames;
329                        next_line( sstream );
330                }
331                else if ( command == "numJoints" )
332                {
333                        sstream >> m_num_joints;
334                        next_line( sstream );
335                }
336                else if ( command == "frameRate" )
337                {
338                        sstream >> m_frame_rate;
339                        next_line( sstream );
340                }
341                else if ( command == "numAnimatedComponents" )
342                {
343                        sstream >> m_num_animated_components;
344                        next_line( sstream );
345                }
346                else if ( command == "hierarchy" )
347                {
348                        discard( sstream, "{" );
349                        for ( size_t i = 0; i < m_num_joints; ++i )
350                        {
351                                md5_joint_info joint;
352                                sstream >> joint.name >> joint.parent_id >> joint.flags >> joint.start_index;
353                                remove_quotes( joint.name );
354                                m_joint_infos.push_back( joint );
355                                next_line( sstream );
356                        }
357                        discard( sstream, "}" );
358                }
359                else if ( command == "bounds" )
360                {
361                        discard( sstream, "{" );
362                        next_line( sstream );
363                        for ( size_t i = 0; i < m_num_frames; ++i )
364                        {
365                                md5_bound bound;
366                                discard( sstream, "(" );
367                                sstream >> bound.min.x >> bound.min.y >> bound.min.z;
368                                discard( sstream, ")" );
369                                discard( sstream, "(" );
370                                sstream >> bound.max.x >> bound.max.y >> bound.max.z;
371
372                                m_bounds.push_back( bound );
373
374                                next_line( sstream );
375                        }
376
377                        discard( sstream, "}" );
378                        next_line( sstream );
379                }
380                else if ( command == "baseframe" )
381                {
382                        discard( sstream, "{" );
383                        next_line( sstream );
384
385                        for ( size_t i = 0; i < m_num_joints; ++i )
386                        {
387                                md5_base_frame base_frame;
388                                discard( sstream, "(" );
389                                sstream >> base_frame.pos.x >> base_frame.pos.y >> base_frame.pos.z;
390                                discard( sstream, ")" );
391                                discard( sstream, "(" );
392                                sstream >> base_frame.orient.x >> base_frame.orient.y >> base_frame.orient.z;
393                                next_line( sstream );
394
395                                m_base_frames.push_back( base_frame );
396                        }
397                        discard( sstream, "}" );
398                        next_line( sstream );
399                }
400                else if ( command == "frame" )
401                {
402                        md5_frame_data frame;
403                        sstream >> frame.frame_id;
404                        discard( sstream, "{" );
405                        next_line( sstream );
406
407                        frame.frame_data.reserve( m_num_animated_components );
408                        char buf[50];
409                        for ( size_t i = 0; i < m_num_animated_components; ++i )
410                        {
411                                sstream >> buf;
412                                frame.frame_data.push_back((float)atof(buf));
413                        }
414
415                        m_frames.push_back(frame);
416
417                        build_frame_skeleton( m_skeletons, m_joint_infos, m_base_frames, frame );
418
419                        discard( sstream, "}" );
420                        next_line( sstream );
421                }
422
423                sstream >> command;
424        }
425
426        m_animated_skeleton.joints.assign( m_num_joints, md5_skeleton_joint() );
427
428        m_frame_duration = 1.0f / (float)m_frame_rate;
429        m_anim_duration = ( m_frame_duration * (float)m_num_frames );
430        m_anim_time = 0.0f;
431
432        assert( m_joint_infos.size() == m_num_joints );
433        assert( m_bounds.size()      == m_num_frames );
434        assert( m_base_frames.size() == m_num_joints );
435        assert( m_frames.size()      == m_num_frames );
436        assert( m_skeletons.size()   == m_num_frames );
437
438        return true;
439}
440
441void md5_animation::update( float delta_time )
442{
443        if ( m_num_frames < 1 ) return;
444
445        m_anim_time += delta_time;
446
447        while ( m_anim_time > m_anim_duration ) m_anim_time -= m_anim_duration;
448        while ( m_anim_time < 0.0f ) m_anim_time += m_anim_duration;
449
450        float frame_num = m_anim_time * (float)m_frame_rate;
451        size_t frame0 = (size_t)floorf( frame_num );
452        size_t frame1 = (size_t)ceilf( frame_num );
453        frame0 = frame0 % m_num_frames;
454        frame1 = frame1 % m_num_frames;
455
456        float interpolate = fmodf( m_anim_time, m_frame_duration ) / m_frame_duration;
457
458        interpolate_skeletons( m_animated_skeleton, m_skeletons[frame0], m_skeletons[frame1], interpolate );
459}
460
461void md5_animation::build_frame_skeleton( md5_frame_skeleton_list& skeletons, const md5_joint_info_list& joint_infos, const md5_base_frame_list& base_frames, const md5_frame_data& frame_data )
462{
463        md5_frame_skeleton skeleton;
464
465        for ( unsigned int i = 0; i < joint_infos.size(); ++i )
466        {
467                unsigned int j = 0;
468
469                const md5_joint_info& jinfo = joint_infos[i];
470                md5_skeleton_joint animated_joint = base_frames[i];
471
472                animated_joint.parent = jinfo.parent_id;
473
474                if ( jinfo.flags & 1 )  animated_joint.pos.x    = frame_data.frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
475                if ( jinfo.flags & 2 )  animated_joint.pos.y    = frame_data.frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
476                if ( jinfo.flags & 4 )  animated_joint.pos.z    = frame_data.frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
477                if ( jinfo.flags & 8 )  animated_joint.orient.x = frame_data.frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
478                if ( jinfo.flags & 16 ) animated_joint.orient.y = frame_data.frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
479                if ( jinfo.flags & 32 ) animated_joint.orient.z = frame_data.frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
480
481                unit_quat_w( animated_joint.orient );
482
483                if ( animated_joint.parent >= 0 ) // Has a parent joint
484                {
485                        md5_skeleton_joint& pjoint = skeleton.joints[static_cast< size_t >( animated_joint.parent ) ];
486                        glm::vec3 rot_pos = pjoint.orient * animated_joint.pos;
487
488                        animated_joint.pos    = pjoint.pos + rot_pos;
489                        animated_joint.orient = pjoint.orient * animated_joint.orient;
490
491                        animated_joint.orient = glm::normalize( animated_joint.orient );
492                }
493
494                skeleton.joints.push_back( animated_joint );
495        }
496
497        skeletons.push_back( skeleton );
498}
499
500void md5_animation::interpolate_skeletons( md5_frame_skeleton& final_skeleton, const md5_frame_skeleton& skeleton0, const md5_frame_skeleton& skeleton1, float interpolate )
501{
502        for ( size_t i = 0; i < m_num_joints; ++i )
503        {
504                md5_skeleton_joint& final_joint = final_skeleton.joints[i];
505                const md5_skeleton_joint& joint0 = skeleton0.joints[i];
506                const md5_skeleton_joint& joint1 = skeleton1.joints[i];
507
508                final_joint.parent = joint0.parent;
509
510                final_joint.orient = glm::slerp( joint0.orient, joint1.orient, interpolate );
511                final_joint.pos    = glm::mix( joint0.pos, joint1.pos, interpolate );
512        }
513}
514
515bool md5_loader::check_animation( const md5_animation& animation ) const
516{
517        if ( m_num_joints != animation.get_num_joints() )
518        {
519                return false;
520        }
521
522        for ( uint32 i = 0; i < m_joints.size(); ++i )
523        {
524                const md5_joint& mjoint = m_joints[i];
525                const md5_animation::md5_joint_info& ajoint = animation.get_joint_info( i );
526
527                if ( mjoint.name != ajoint.name || mjoint.parent_id != ajoint.parent_id )
528                {
529                        return false;
530                }
531        }
532
533        return true;
534}
535
536mesh_data* nv::md5_loader::release_mesh_data( size_t index )
537{
538        mesh_data* result = m_meshes[ index ];
539        m_meshes[ index ] = nullptr;
540        return result;
541}
542
543void nv::md5_mesh_data::apply( const md5_animation& animation )
544{
545        const md5_animation::md5_frame_skeleton& skeleton = animation.get_skeleton();
546
547        for ( unsigned int i = 0; i < m_vtx_data.size(); ++i )
548        {
549                const md5_vtx_data& vert = m_vtx_data[i];
550                md5_vtx_pnt& result = m_pntdata[i];
551
552                result.position = glm::vec3(0);
553                result.normal   = glm::vec3(0);
554                result.tangent  = glm::vec3(0);
555
556                for ( size_t j = 0; j < vert.weight_count; ++j )
557                {
558                        const md5_weight& weight = m_weights[vert.start_weight + j];
559                        const md5_animation::md5_skeleton_joint& joint = skeleton.joints[weight.joint_id];
560
561                        glm::vec3 rot_pos = joint.orient * weight.pos;
562                        result.position += ( joint.pos + rot_pos ) * weight.bias;
563
564                        result.normal  += ( joint.orient * vert.normal  ) * weight.bias;
565                        result.tangent += ( joint.orient * vert.tangent ) * weight.bias;
566                }
567        }
568}
569
570nv::md5_loader::~md5_loader()
571{
572        for ( auto m : m_meshes ) { if (m) delete m; }
573}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.