source: trunk/src/formats/md5_loader.cc @ 412

Last change on this file since 412 was 412, checked in by epyon, 10 years ago
  • refactoring of raw_data_channel and data_descriptor access
File size: 15.2 KB
Line 
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.
6
7#include "nv/formats/md5_loader.hh"
8
9#include "nv/core/logging.hh"
10#include "nv/stl/vector.hh"
11#include "nv/io/std_stream.hh"
12
13#include <stdio.h>  // sscanf
14#include <stdlib.h> // atof
15
16using namespace nv;
17
18static void next_line( std::istream& stream )
19{
20        stream.ignore( 1024*1024, '\n' );
21}
22
23static inline void discard( std::istream& stream, const std::string& token )
24{
25        std::string discarded;
26        stream >> discarded;
27        assert( discarded == token );
28}
29
30static void remove_quotes( std::string& str )
31{
32        nv::size_t n;
33        while ( ( n = str.find('\"') ) != std::string::npos ) str.erase(n,1);
34}
35
36static void unit_quat_w( nv::quat& quat )
37{
38        float t = 1.0f - ( quat.x * quat.x ) - ( quat.y * quat.y ) - ( quat.z * quat.z );
39        quat.w = ( t < 0.0f ? 0.0f : -sqrtf(t) );
40}
41
42bool md5_loader::load( stream& source )
43{
44        reset();
45        std_stream sstream( &source );
46        std::string command;
47        mesh_node_data* nodes = nullptr;
48        size_t num_joints = 0;
49
50        // MESH data
51        dynamic_array< md5_weight > weights;
52        dynamic_array< md5_weight_info > weight_info;
53        size_t num_meshes = 0;
54
55        // MESH data
56        dynamic_array< md5_joint_info > joint_infos;
57        vector< transform >             base_frames;
58        size_t num_animated_components = 0;
59        size_t frame_rate = 0;
60        size_t num_frames = 0;
61
62        sstream >> command;
63        while ( !sstream.eof() )
64        {
65                if ( command == "MD5Version" )
66                {
67                        sstream >> m_md5_version;
68                        assert( m_md5_version == 10 );
69                }
70                else if ( command == "commandline" )
71                {
72                        next_line( sstream );
73                }
74                else if ( command == "numJoints" )
75                {
76                        sstream >> num_joints;
77                        next_line( sstream );
78                }
79                else if ( command == "numMeshes" )
80                {
81                        assert( m_type == UNKNOWN );
82                        m_type = MESH;
83                        sstream >> num_meshes;
84                        m_meshes.resize( num_meshes );
85                        num_meshes = 0;
86                }
87                else if ( command == "numFrames" )
88                {
89                        assert( m_type == UNKNOWN || m_type == ANIMATION );
90                        m_type = ANIMATION;
91                        sstream >> num_frames;
92                        next_line( sstream );
93                }
94                else if ( command == "frameRate" )
95                {
96                        assert( m_type == UNKNOWN || m_type == ANIMATION );
97                        m_type = ANIMATION;
98                        sstream >> frame_rate;
99                        next_line( sstream );
100                }
101                else if ( command == "numAnimatedComponents" )
102                {
103                        assert( m_type == UNKNOWN || m_type == ANIMATION );
104                        m_type = ANIMATION;
105                        sstream >> num_animated_components;
106                        next_line( sstream );
107                }
108                else if ( command == "joints" )
109                {
110                        assert( m_type == MESH );
111                        assert( m_nodes == nullptr );
112                        nodes = new mesh_node_data[ num_joints ];
113                        m_nodes = new mesh_nodes_data( "md5_bones", num_joints, nodes );
114                        discard( sstream, "{" );
115                        for ( size_t i = 0; i < m_nodes->get_count(); ++i )
116                        {
117                                sstream >> nodes[i].name >> nodes[i].parent_id;
118                                vec3 pos;
119                                quat orient;
120                                discard( sstream, "(" );
121                                sstream >> pos.x >> pos.y >> pos.z;
122                                discard( sstream, ")" );
123                                discard( sstream, "(" );
124                                sstream >> orient.x >> orient.y >> orient.z;
125                                unit_quat_w( orient );
126                                remove_quotes( nodes[i].name );
127                                nodes[i].target_id       = -1;
128                                nodes[i].parent_id       = -1;
129                                nodes[i].transform       = transform( pos, orient ).inverse().extract();
130                                nodes[i].data            = nullptr;
131                                next_line( sstream );
132                        }
133                        discard( sstream, "}" );
134                }
135                else if ( command == "mesh" )
136                {
137                        assert( m_type == MESH );
138                        mesh_data* mesh = new mesh_data("md5_mesh");
139                        raw_data_channel* ch_pntiw = nullptr;
140
141                        uint32 num_verts   = 0;
142                        uint32 num_tris    = 0;
143                        uint32 num_weights = 0;
144
145                        discard( sstream, "{" );
146                        sstream >> command;
147                        while ( command != "}" )
148                        {
149                                if ( command == "shader" )
150                                {
151                                        std::string shader;
152                                        sstream >> shader;
153                                        remove_quotes( shader );
154                                        next_line( sstream );
155                                }
156                                else if ( command == "numverts")
157                                {
158                                        sstream >> num_verts;
159
160                                        md5_vtx_t* tdata = nullptr;
161                                        {
162                                                raw_data_channel* ch_pnt = raw_data_channel::create<md5_vtx_pnt>( num_verts );
163                                                raw_data_channel* ch_t   = raw_data_channel::create<md5_vtx_t>( num_verts );
164                                                ch_pntiw = raw_data_channel::create<md5_vtx_pntiw>( num_verts );
165                                                tdata = reinterpret_cast< md5_vtx_t* >( ch_t->data );
166                                                mesh->add_channel( ch_pnt );
167                                                mesh->add_channel( ch_t );
168                                                // TODO: hack to prevent rendering
169                                                //ch_pntiw->m_count = 0;
170                                                mesh->add_channel( ch_pntiw );
171                                        }
172                                        weight_info.resize( num_verts );
173
174                                        next_line( sstream );
175                                        std::string line;
176                                        for ( uint32 i = 0; i < num_verts; ++i )
177                                        {
178                                                size_t weight_count;
179                                                size_t start_weight;
180                                                vec2 texcoord;
181
182                                                std::getline( sstream, line );
183                                                sscanf( line.c_str(), "%*s %*u ( %f %f ) %u %u", &(texcoord.x), &(texcoord.y), &(start_weight), &(weight_count) );
184                                                weight_info[i].start_weight = start_weight;
185                                                weight_info[i].weight_count = weight_count;
186                                                tdata[i].texcoord = texcoord;
187                                        } 
188                                }
189                                else if ( command == "numtris" )
190                                {
191                                        sstream >> num_tris;
192
193                                        raw_data_channel* ch_i = raw_data_channel::create<index_u32>( num_tris * 3 );
194                                        uint32* vtx_i                = reinterpret_cast< uint32* >( ch_i->data );
195                                        uint32 idx = 0;
196                                        mesh->add_channel( ch_i );
197
198                                        next_line( sstream );
199                                        std::string line;
200                                        for ( uint32 i = 0; i < num_tris; ++i )
201                                        {
202                                                unsigned ti0;
203                                                unsigned ti1;
204                                                unsigned ti2;
205
206                                                std::getline( sstream, line );
207                                                sscanf( line.c_str(), "%*s %*u %u %u %u )", &(ti0), &(ti1), &(ti2));
208
209                                                vtx_i[idx++] = ti0;
210                                                vtx_i[idx++] = ti1;
211                                                vtx_i[idx++] = ti2;
212                                        }             
213                                }
214                                else if ( command == "numweights" )
215                                {
216                                        sstream >> num_weights;
217                                        weights.resize( num_weights );
218                                        next_line( sstream );
219                                        std::string line;
220                                        for ( uint32 i = 0; i < num_weights; ++i )
221                                        {
222                                                md5_weight weight;
223
224                                                std::getline( sstream, line );
225                                                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));
226                                                weights[i] = weight;
227                                        }
228                                }
229                                else
230                                {
231                                        next_line( sstream );
232                                }
233
234                                sstream >> command;
235                        }
236
237                        prepare_mesh( reinterpret_cast< md5_vtx_pntiw* >( ch_pntiw->data ), nodes, weight_info.size(), mesh, weights.data(), weight_info.data() );
238
239                        m_meshes[ num_meshes ] = mesh;
240                        num_meshes++;
241                } // mesh
242                else if ( command == "hierarchy" )
243                {
244                        assert( m_type == ANIMATION );
245                        assert( nodes == nullptr );
246                        nodes = new mesh_node_data[ num_joints ];
247                        m_nodes = new mesh_nodes_data( "md5_animation", num_joints, nodes, static_cast< nv::uint16 >( frame_rate ), static_cast< float >( num_frames ), true );
248                        joint_infos.resize( num_joints );
249
250                        discard( sstream, "{" );
251                        for ( size_t i = 0; i < m_nodes->get_count(); ++i )
252                        {
253                                std::string    name;
254                                sstream >> nodes[i].name >> nodes[i].parent_id >> joint_infos[i].flags >> joint_infos[i].start_index;
255                                remove_quotes( name );
256                                nodes[i].transform = mat4();
257                                nodes[i].target_id = -1;
258                                nodes[i].data      = new key_data;
259                                nodes[i].data->add_channel( raw_data_channel::create< md5_key_t >( num_frames ) );
260                                next_line( sstream );
261                        }
262                        discard( sstream, "}" );
263                }
264                else if ( command == "bounds" )
265                {
266                        assert( m_type == ANIMATION );
267                        discard( sstream, "{" );
268                        next_line( sstream );
269                        for ( size_t i = 0; i < num_frames; ++i )
270                        {
271                                //                              vec3 min;
272                                //                              vec3 max;
273                                //                              discard( sstream, "(" );
274                                //                              sstream >> min.x >> min.y >> min.z;
275                                //                              discard( sstream, ")" );
276                                //                              discard( sstream, "(" );
277                                //                              sstream >> max.x >> max.y >> max.z;
278                                //                              m_bounds.push_back( bound );
279                                next_line( sstream );
280                        }
281
282                        discard( sstream, "}" );
283                        next_line( sstream );
284                }
285                else if ( command == "baseframe" )
286                {
287                        assert( m_type == ANIMATION );
288                        discard( sstream, "{" );
289                        next_line( sstream );
290
291                        for ( size_t i = 0; i < m_nodes->get_count(); ++i )
292                        {
293                                transform base_frame;
294                                vec3 pos;
295                                quat orient;
296                                discard( sstream, "(" );
297                                sstream >> pos.x >> pos.y >> pos.z;
298                                discard( sstream, ")" );
299                                discard( sstream, "(" );
300                                sstream >> orient.x >> orient.y >> orient.z;
301                                next_line( sstream );
302
303                                base_frames.emplace_back( pos, orient );
304                        }
305                        discard( sstream, "}" );
306                        next_line( sstream );
307                }
308                else if ( command == "frame" )
309                {
310                        vector<float> frame;
311                        uint32 frame_id;
312                        sstream >> frame_id;
313                        discard( sstream, "{" );
314                        next_line( sstream );
315
316                        frame.reserve( num_animated_components );
317                        char buf[50];
318                        for ( size_t i = 0; i < num_animated_components; ++i )
319                        {
320                                sstream >> buf;
321                                frame.push_back( static_cast< float >( atof(buf) ) );
322                        }
323
324                        build_frame_skeleton( nodes, frame_id, joint_infos, base_frames, frame );
325
326                        discard( sstream, "}" );
327                        next_line( sstream );
328                }
329
330                sstream >> command;
331        }
332
333        return true;
334}
335
336bool md5_loader::prepare_mesh( md5_vtx_pntiw* vtx_data, mesh_node_data* nodes, uint32 vtx_count, mesh_data* mdata, md5_weight* weights, md5_weight_info* weight_info )
337{
338        assert( m_type == MESH );
339        md5_vtx_pnt* vtcs       = reinterpret_cast< md5_vtx_pnt* >( mdata->get_channel< md5_vtx_pnt >()->data );
340
341        for ( uint32 i = 0; i < vtx_count; ++i )
342        {
343                size_t start_weight = weight_info[i].start_weight;
344                size_t weight_count = weight_info[i].weight_count;
345                md5_vtx_pntiw& vdata = vtx_data[i];
346                md5_vtx_pnt& vtc = vtcs[i];
347
348                vtc.position = vec3(0);
349                vtc.normal   = vec3(0);
350                vtc.tangent  = vec3(0);
351
352                stable_sort( weights + start_weight, weights + start_weight + weight_count, [] ( const md5_weight& a, const md5_weight& b ) -> bool { return a.bias > b.bias; } );
353                //std::sort( weights + start_weight, weights + start_weight + weight_count, [](const md5_weight& a, const md5_weight& b) -> bool { return a.bias > b.bias; } );
354
355                if ( weight_count > 4 )
356                {
357                        float sum = 0.0f;
358                        for ( size_t j = 0; j < 4; ++j )
359                        {
360                                sum += weights[start_weight + j].bias;
361                        }
362                        float ratio = 1.0f / sum;
363                        for ( size_t j = 0; j < 4; ++j )
364                        {
365                                weights[start_weight + j].bias = ratio * weights[start_weight + j].bias;
366                        }
367                        weight_count = 4;
368                }
369
370                for ( int j = 0; j < 4; ++j )
371                {
372                        if ( j < int(weight_count) )
373                        {
374                                vdata.boneindex[j]  = int( weights[int(start_weight) + j].joint_id );
375                                vdata.boneweight[j] = weights[int(start_weight) + j].bias;
376                        }
377                        else
378                        {
379                                vdata.boneindex[j]  = 0;
380                                vdata.boneweight[j] = 0.0f;
381                        }
382                }
383
384                for ( size_t j = 0; j < 4; ++j )
385                {
386                        if ( j < weight_count )
387                        {
388                                md5_weight& weight           = weights[start_weight + j];
389                                const mesh_node_data&  joint = nodes[weight.joint_id];
390                                const transform tr = transform( joint.transform ).inverse();
391                                vec3 rot_pos = tr.get_orientation() * weight.pos;
392
393                                vtc.position += ( tr.get_position() + rot_pos ) * weight.bias;
394                        }
395                }
396        }
397
398        const uint32*    idata = reinterpret_cast< uint32* >( mdata->get_index_channel()->data );
399        const md5_vtx_t* tdata = mdata->get_channel_data<md5_vtx_t>();
400
401        // Prepare normals
402        uint32 tri_count = mdata->get_count() / 3;
403        for ( unsigned int i = 0; i < tri_count; ++i )
404        {
405                uint32 ti0 = idata[ i * 3 ];
406                uint32 ti1 = idata[ i * 3 + 1 ];
407                uint32 ti2 = idata[ i * 3 + 2 ];
408 
409                vec3 v1 = vtcs[ ti0 ].position;
410                vec3 v2 = vtcs[ ti1 ].position;
411                vec3 v3 = vtcs[ ti2 ].position;
412                vec3 xyz1 = v3 - v1;
413                vec3 xyz2 = v2 - v1;
414
415                vec3 normal = glm::cross( xyz1, xyz2 );
416
417                vtcs[ ti0 ].normal += normal;
418                vtcs[ ti1 ].normal += normal;
419                vtcs[ ti2 ].normal += normal;
420
421                const vec2& w1 = tdata[ ti0 ].texcoord;
422                const vec2& w2 = tdata[ ti1 ].texcoord;
423                const vec2& w3 = tdata[ ti2 ].texcoord;
424
425                vec2 st1 = w3 - w1;
426                vec2 st2 = w2 - w1;
427
428                float coef = 1.0f / (st1.x * st2.y - st2.x * st1.y);
429
430                vec3 tangent = (( xyz1 * st2.y ) - ( xyz2 * st1.y )) * coef;
431
432                vtcs[ ti0 ].tangent += tangent;
433                vtcs[ ti1 ].tangent += tangent;
434                vtcs[ ti2 ].tangent += tangent;
435        }
436
437        for ( size_t i = 0; i < vtx_count; ++i )
438        {
439                md5_vtx_pntiw& vdata = vtx_data[i];
440
441                vec3 normal  = glm::normalize( vtcs[i].normal );
442                vec3 tangent = glm::normalize( vtcs[i].tangent );
443                vtcs[i].normal   = normal;
444                vtcs[i].tangent  = tangent;
445
446                vdata.position = vtcs[i].position;
447                vdata.normal   = vec3(0);
448                vdata.tangent  = vec3(0);
449 
450                for ( int j = 0; j < 4; ++j )
451                {
452                        const mesh_node_data&  joint = nodes[vdata.boneindex[j]];
453                        const transform tr = transform( joint.transform ).inverse();
454                        vdata.normal  += ( normal  * tr.get_orientation() ) * vdata.boneweight[j];
455                        vdata.tangent += ( tangent * tr.get_orientation() ) * vdata.boneweight[j];
456                }
457        }
458
459        return true;
460}
461
462void 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 )
463{
464        assert( m_type == ANIMATION );
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                mesh_node_data& joint = nodes[i];
471                int parent_id         = joint.parent_id;
472
473                vec3 pos    = base_frames[i].get_position();
474                quat orient = base_frames[i].get_orientation();
475                if ( jinfo.flags & 1 )  pos.x    = frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
476                if ( jinfo.flags & 2 )  pos.y    = frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
477                if ( jinfo.flags & 4 )  pos.z    = frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
478                if ( jinfo.flags & 8 )  orient.x = frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
479                if ( jinfo.flags & 16 ) orient.y = frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
480                if ( jinfo.flags & 32 ) orient.z = frame_data[ jinfo.start_index + j++ ];
481                unit_quat_w( orient );
482
483                if ( parent_id >= 0 ) // Has a parent joint
484                {
485                        const mesh_node_data& pjoint = nodes[parent_id];
486                        const transform* ptv = reinterpret_cast< const transform* >( pjoint.data->get_channel(0)->data );
487                        transform ptr;
488                        if ( pjoint.data->get_channel(0)->element_count() > index ) ptr = ptv[ index ];
489                        vec3 rot_pos = ptr.get_orientation() * pos;
490
491                        pos    = ptr.get_position() + rot_pos;
492                        orient = ptr.get_orientation() * orient;
493
494                        orient = glm::normalize( orient );
495                }
496
497                reinterpret_cast< transform* >( joint.data->get_channel(0)->data )[index] = transform( pos, orient );
498        }
499}
500
501mesh_data* nv::md5_loader::release_mesh_data( size_t index )
502{
503        mesh_data* result = m_meshes[ index ];
504        m_meshes[ index ] = nullptr;
505        return result;
506}
507
508mesh_nodes_data* nv::md5_loader::release_mesh_nodes_data( size_t )
509{
510        mesh_nodes_data* nodes = m_nodes;
511        m_nodes = nullptr;
512        return nodes;
513}
514
515mesh_data_pack* nv::md5_loader::release_mesh_data_pack()
516{
517        uint32 size = m_meshes.size();
518        mesh_data* meshes = new mesh_data[ size ];
519        for ( uint32 i = 0; i < size; ++i )
520        {
521                m_meshes[i]->move_to( meshes[i] );
522                delete m_meshes[i];
523                m_meshes[i] = nullptr;
524        }
525        return new mesh_data_pack( size, meshes, release_mesh_nodes_data() );
526}
527
528
529nv::md5_loader::~md5_loader()
530{
531        reset();
532}
533
534void nv::md5_loader::reset()
535{
536        if ( m_nodes ) delete m_nodes;
537        for ( auto m : m_meshes ) { if (m) delete m; }
538        m_meshes.resize(0);
539        m_nodes = nullptr;
540}
541
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.