移动端利用OpenGL展示3D模型文件STL

突然发现上次写博客都是一年前了，没养成分享的习惯挺郁闷的，所以分享下个人感觉好玩的东西吧。纯理工科生笔杆子不硬，写的不好，哪里有看不懂的或者写的不好的希望指正讨论。

为了大家有兴趣看下去加点成果图：（本想着录个屏，各种软件都不好使，要是有好的录屏软件求推荐)

首先我们要掌握以下几个问题

一:什么是STL文件？

stl 文件是在计算机图形应用系统中，用于表示三角形网格的一种文件格式。 它的文件格式非常简单， 应用很广泛。
STL是最多快速原型系统所应用的标准文件类型。STL是用三角网格来表现3D CAD模型。
详细请查询——[百度百科]

实际上我们所要关注只不过是STL的两种展示形式

1.ASCII格式

ASCII码格式的STL文件逐行给出三角面片的几何信息,
每一行以1个或2个关键字开头。
在STL文件中的三角面片的信息单元 facet 是一个带矢量方向的三角面片，STL三维模型就是由一系列这样的三角面片构成。
整个STL文件的首行给出了文件路径及文件名。
在一个 STL文件中，每一个facet由7 行数据组成，
facet normal 是三角面片指向实体外部的法矢量坐标，
outer loop 说明随后的3行数据分别是三角面片的3个顶点坐标，3顶点沿指向实体外部的法矢量方向逆时针排列。
ASCII格式的STL 文件结构如下：

明码://字符段意义solidfilenamestl//文件路径及文件名facetnormalxyz//三角面片法向量的3个分量值outerloopvertexxyz//三角面片第一个顶点坐标vertexxyz//三角面片第二个顶点坐标vertexxyz//三角面片第三个顶点坐标endloopendfacet//完成一个三角面片定义......//其他facetendsolidfilenamestl//整个STL文件定义结束

2.二进制格式

二进制STL文件用固定的字节数来给出三角面片的几何信息
文件起始的80个字节是文件头，用于存贮文件名；
紧接着用 4 个字节的整数来描述模型的三角面片个数，
后面逐个给出每个三角面片的几何信息。每个三角面片占用固定的50个字节，依次是:
3个4字节浮点数(角面片的法矢量)
3个4字节浮点数(1个顶点的坐标)
3个4字节浮点数(2个顶点的坐标)
3个4字节浮点数(3个顶点的坐标)个
三角面片的最后2个字节用来描述三角面片的属性信息。
一个完整二进制STL文件的大小为三角形面片数乘以 50再加上84个字节。
二进制:

UINT8//Header//文件头UINT32//Numberoftriangles//三角面片数量//foreachtriangle（每个三角面片中）REAL32[3]//Normalvector//法线矢量REAL32[3]//Vertex1//顶点1坐标REAL32[3]//Vertex2//顶点2坐标REAL32[3]//Vertex3//顶点3坐标UINT16//Attributebytecountend//文件属性统计

二:怎么解析STL文件？

文件的格式比较大 数据包含二进制和ASCII的格式 所以我将文件以字节的形式进行读取

    inputStream = context.getContentResolver().openInputStream(uri);    stlBytes = IOUtils.toByteArray(inputStream);

IOUtils 只是个读取字节文件的工具类 具体实现我就不在这里展示了 之后会附上可用的源码到时下下来看就行了 ，如果你等不及想直接看 也可以点击这里——[github源码]

获取到字节文件后 就要判断是ASCII还是二进制的

/**     * checks 'text' in ASCII code     *      * @param bytes     * @return     */    boolean isText(byte[] bytes) {        for (byte b : bytes) {            if (b == 0x0a || b == 0x0d || b == 0x09) {                // white spaces                continue;            }            if (b < 0x20 || (0xff & b) >= 0x80) {                // control codes                return false;            }        }        return true;    }

确定好之后 就要解析啦

ASCII解析

float[] processText(String stlText) throws Exception {                List<Float> vertexList = new ArrayList<Float>();                normalList.clear();                String[] stlLines = stlText.split("\n");                vertext_size=(stlLines.length-2)/7;                vertex_array=new float[vertext_size*9];                normal_array=new float[vertext_size*9];                progressDialog.setMax(stlLines.length);                int normal_num=0;                int vertex_num=0;                for (int i = 0; i < stlLines.length; i++) {                    String string = stlLines[i].trim();                    if (string.startsWith("facet normal ")) {                        string = string.replaceFirst("facet normal ", "");                        String[] normalValue = string.split(" ");                        for(int n=0;n<3;n++){                            normal_array[normal_num++]=Float.parseFloat(normalValue[0]);                            normal_array[normal_num++]=Float.parseFloat(normalValue[1]);                            normal_array[normal_num++]=Float.parseFloat(normalValue[2]);                        }                    }                    if (string.startsWith("vertex ")) {                        string = string.replaceFirst("vertex ", "");                        String[] vertexValue = string.split(" ");                        float x = Float.parseFloat(vertexValue[0]);                        float y = Float.parseFloat(vertexValue[1]);                        float z = Float.parseFloat(vertexValue[2]);                        adjustMaxMin(x, y, z);                        vertex_array[vertex_num++]=x;                        vertex_array[vertex_num++]=y;                        vertex_array[vertex_num++]=z;                    }                    if (i % (stlLines.length / 50) == 0) {                        publishProgress(i);                    }                }                //vertext_size=vertex_array.length;                return vertex_array;            }

二进制解析

    float[] processBinary(byte[] stlBytes) throws Exception {                vertext_size=getIntWithLittleEndian(stlBytes, 80);;                vertex_array=new float[vertext_size*9];                normal_array=new float[vertext_size*9];                progressDialog.setMax(vertext_size);                for (int i = 0; i < vertext_size; i++) {                    for(int n=0;n<3;n++){                        normal_array[i*9+n*3]=Float.intBitsToFloat(getIntWithLittleEndian(stlBytes, 84 + i * 50));                        normal_array[i*9+n*3+1]=Float.intBitsToFloat(getIntWithLittleEndian(stlBytes, 84 + i * 50 + 4));                        normal_array[i*9+n*3+2]=Float.intBitsToFloat(getIntWithLittleEndian(stlBytes, 84 + i * 50 + 8));                    }                    float x = Float.intBitsToFloat(getIntWithLittleEndian(stlBytes, 84 + i * 50 + 12));                    float y = Float.intBitsToFloat(getIntWithLittleEndian(stlBytes, 84 + i * 50 + 16));                    float z = Float.intBitsToFloat(getIntWithLittleEndian(stlBytes, 84 + i * 50 + 20));                    adjustMaxMin(x, y, z);                    vertex_array[i*9]=x;                    vertex_array[i*9+1]=y;                    vertex_array[i*9+2]=z;                    x = Float.intBitsToFloat(getIntWithLittleEndian(stlBytes, 84 + i * 50 + 24));                    y = Float.intBitsToFloat(getIntWithLittleEndian(stlBytes, 84 + i * 50 + 28));                    z = Float.intBitsToFloat(getIntWithLittleEndian(stlBytes, 84 + i * 50 + 32));                    adjustMaxMin(x, y, z);                    vertex_array[i*9+3]=x;                    vertex_array[i*9+4]=y;                    vertex_array[i*9+5]=z;                    x = Float.intBitsToFloat(getIntWithLittleEndian(stlBytes, 84 + i * 50 + 36));                    y = Float.intBitsToFloat(getIntWithLittleEndian(stlBytes, 84 + i * 50 + 40));                    z = Float.intBitsToFloat(getIntWithLittleEndian(stlBytes, 84 + i * 50 + 44));                    adjustMaxMin(x, y, z);                    vertex_array[i*9+6]=x;                    vertex_array[i*9+7]=y;                    vertex_array[i*9+8]=z;                    if (i % (vertext_size / 50) == 0) {                        publishProgress(i);                    }                }                return vertex_array;            }

“vertex_array”这个里面存取的三角形定点信息

“normal_array”这个里面存取的三角形法线信息

其实上述的代码没什么关键的东西，就是对着未见格式进行解析而已。这里我想说一下很多自诩为大神的人总爱说协议基本法什么的，说的好像很牛一样。其实就是定好了规则和格式，知道格式对应解析就行，不用听他们胡扯。之前大学比赛，写过硬件的驱动，最开始就被这帮人吓到过，之后对着规则实现就行没啥吓人的。工作中也碰到这种人，不理他们就行，做好自己的东西就行不用听他们扯。好像说远了，别喷我哦，嘻嘻。

到这里STL文件就解析好了 我们就拿到了包含模型信息的三角形的数据集了（这里插一句，为什么是三角形呢？因为三角形基本形状可以组成任意的图形，当然一般的图形绘制API所支持的也都是三角形）

三:利用OpenGL在移动端上展示STL文件（android为例）

这里为什么说是在android 应为我是写android 当然OpenGl是跨平台的其他平台也是可以展示的所以，IOS的小伙伴只需要找到对应的API替换下就好了

在OpenGL展示使用的缓冲器 所以在用之前我们要将数据转化为对应的数据个数

                ByteBuffer vbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertex_array.length * 4);                vbb.order(ByteOrder.nativeOrder());                triangleBuffer = vbb.asFloatBuffer();                triangleBuffer.put(vertex_array);                triangleBuffer.position(0);                finishcallback.readstlfinish();

有了对应的数据结构 哈哈 就开始用Opengl展示吧 这里呢我就不过多的写Opengl的东西了，写到这估计都已经快没心情看了，而且OpenGL东西有点多也写不下 ，下一篇我再具体的写写OpenGL的。

回归主题核心的绘制代码如下吧 ，主要数利用OpenGl的GL10这个类 类似于画板一样的东东吧，利用这个东西进行绘制

public void draw(GL10 gl) {        if (normalList == null || triangleBuffer == null) {            return;        }        gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);        gl.glEnableClientState(GL10.GL_NORMAL_ARRAY);        //gl.glFrontFace(GL10.GL_CCW);        gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, triangleBuffer);        gl.glVertexPointer(GL10.GL_FLOAT,0, normalBuffer);        gl.glDrawArrays(GL10.GL_TRIANGLES, 0, vertext_size*3);        gl.glDisableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);        gl.glDisableClientState(GL10.GL_NORMAL_ARRAY);    }

上面的代码主要实现的是如下功能

开启所需要使用的状态器glEnableClientState
设置数据：定点信息和法线信息glVertexPointer，glVertexPointer
设置好之后就利用glDrawArrays开始画了
画完了记得关闭状态器glDisableClientState

到这核心的代码就ok了 其他细节的东西就去看源码吧，欢迎去我的github下载，这个代码都是写了1年多了，不好的地方欢迎大家讨论改正了

项目下载地址https://github.com/zhe8300975/STLShowView