mieki256's diary

2024/04/22(月) [n年前の日記]

#1 [python] PyOpenGLでモデルデータを描画したい

#1 [python] PyOpenGLでモデルデータを描画したい

#2 [prog] 平方根を使ったほうが速いらしい

#1 [cg_tools] canvas-zoomを試用

#1 [moho] Mohoのスマートボーンダイヤルを試してた

#1 歯医者に行ってきた

#1 [godot] カメラ情報から自機の移動範囲を求めるソレを考えてるところ

#1 [rubysdl] jiskan16.bdfはどこにある

#1 [nitijyou] PICについて調べてる

#1 [python] pygame_sdl2について調べてるけど

#1 [prog] three.jsを勉強中

#2 [movie] 「シュガー・ラッシュ」を視聴

#1 [nitijyou] 自転車で買い物に

#2 [nitijyou] まだ歯が痛い

#1 [windows] Windows XPからWindows7への引っ越し手順を復習中

#1 [prog] eclipse上でETEEが実は動いてた

#2 [python] PyGameを少し勉強

#1 [android] Air for Androidを実験中

#1 [pc] 復元したファイルを分類中

#1 [nitijyou] 雪が積もってる

#2 [firefox] Flashプラグインが新しくならなくてハマる

#3 [web] Flashを使った広告がアホみたいに重いのですが

#1 [pc] 親父さんのiP4500は保証期間を過ぎていた

#2 [pc] 今日もo氏の家にお邪魔してPC関連のアレコレを

#3 [pc] ヘッドフォンのスポンジがボロボロになってた

#1 [nitijyou] BSアンテナの配線をした

#2 [nitijyou] 部屋を掃除

#3 [iappli] 900iシリーズで不具合

#1 [nitijyou] 投票に行ってきた

#2 [cg_tools] _（連載）第５回：PNG（ぴんぐ） - 敢えて言おう、カスであると。

#3 [iappli] PaletteImage について実験中

#4 [tv][movie][neta] 「悪が白いファッション」とか「大江戸八百八町」とか

#5 [zatta] 通常の状態から外れているものをなんと呼べばいいのだろう。イリーガル、ではなさそうなんだが

#1 [nitijyou] 自分はとんでもない勘違いをしていた

#2 [pc][digital] 玄人志向の KURO SHOT、沈黙

#3 [digital] 携帯を買ってきた

#4 [nitijyou] 蓋つき灰皿をようやく発見

#5 [nitijyou] 煙草におまけでついてくるライターは本当に不良品だなとまた再確認

#6 [nitijyou] ktからチラシが

#7 [iappli] 仮画像を作成中

#1 [pc] _キーボードの上部やモニターに貼り付けて使うプログラマブルキーボード「X-keys Stick PS/2」が登場

#2 [movie] 『キューティハニー』実写版を見た

◎ ライブラリを探す :

◎ PyWavefrontの使い方 :

◎ インターリーブについて :

◎ PyWavefrontを利用して描画してみる :

◎ ライブラリを探す :

◎ PyWavefrontの使い方 :

◎ インターリーブについて :

◎ PyWavefrontを利用して描画してみる :

◎ 2023/04/24追記。 :

◎ スマートボーンダイヤルについて。 :

◎ 使ってみる。 :

◎ 参考ページ。 :

◎ 前提条件。 :

◎ 縦方向の移動範囲。 :

◎ 垂直画角から水平画角を求める。 :

◎ 別の方法はないのかな。 :

◎ 入手先ページをメモ :

◎ 半角フォントの入手。 :

◎ intlfontsを入手すれば良かったらしい。 :

◎ その他のフォントについて。 :

◎ BDFフォントを使うメリットは何だろう。 :

◎ ビルド云々について調べる。 :

◎ Nightly buildsがあるっぽい。 :

◎ githubからcloneしてビルドに挑戦してみる。 :

◎ サンプルは無いのかな。 :

◎ 画像描画を試してみたり。 :

◎ そもそもSDL2って何だろう。 :

◎ pygameよりpygame_sdl2のほうが遅いらしい。 :

◎ 参考ページ。 :

◎ 今頃気が付いたけど。 :

◎ メール関係は面倒臭い。 :

◎ ルータ RT-200KI の初期化と再設定作業。 :

◎ やっぱり他のPCが見えない。 :

◎ 今日も時間切れ。 :

◎ 帰宅。 :

◎ そのまま食料の買出しに。 :

◎ PNG = モノグサなユーザのためのフォーマット、ではないかと思っていたり。 :

◎ _スラッシュドット ジャパン | Microsoftが新しい画像フォーマットの仕様公開 :

◎ 2007/04/23追加。 :

◎ 「大江戸八百八町を火の海に」という何気ない台詞を耳にして唸ってしまった。 :

◎ 「ヒーロー404」てのはどうか。 :

この記事へのツッコミ

◎ 一番長持ちしたライターは同期の人に貰った品だったな。 :

◎ _スラッシュドットジャパン | Microsoftが新しい画像フォーマットの仕様公開 :

Python + PyOpenGL + glfw で、モデルデータを描画したい。とりあえず、wavefront obj形式のモデルデータを読み込んで描画できるだけでも助かる。

環境は Windows10 x64 22H2 + Python 3.10.10 64bit。PyOpenGL 3.1.6 + PyOpenGL-accelerate 3.1.6 + glfw 2.7.0。

wavefront obj形式を解析する処理を自分で書いてもいいのだけど、大人気のプログラミング言語、Python のことだから、絶対に誰かが既にそういう処理を書いてライブラリにしているはず。PyPI で検索してみた。

_PyPI - The Python Package Index

色々見かけたけど、PyWavefront とやらはどうだろう。

_PyWavefront - PyPI
_pywavefront/PyWavefront: Python library for importing Wavefront .obj files
_【Pythonライブラリ】「pywavefront」のサンプルコード | YuNi-Wiki

pip でインストール。

pip install pywavefront

PyWavefront 1.3.3 がインストールされた。

とりあえず、以下のように書けば、.obj と .mtl を読み込んでくれるらしい。

import pywavefront

obj = pywavefront.Wavefront("hoge.obj")

ただ、変数objに入った、このクラスが、どんな情報を持っているのかが分からない…。とりあえず、それらしい情報を print() で出力してみよう…。

テストに使ったモデルデータは以下。

_cube01.obj
_cube01.mtl
_suzanne01.obj
_suzanne01.mtl
_car.obj
_car.mtl

car.obj、car.mtl は、以下のデータを利用させてもらった。ライセンスがCC0なので、改変して利用してもOK。自由に使える。ありがたや。ほんの少しだけ修正して、ポリゴン数を微妙に減らして使ってみた。

_Car Kit | OpenGameArt.org
_Car Kit - Kenney

テストに使った Pythonスクリプトは以下。

_dump_obj.py

import pywavefront

infile = "cube01.obj"
# infile = "suzanne01.obj"


def dump_material(mat):
    print()
    print(f".name = {mat.name}")
    print(f".vertex_format = {mat.vertex_format}")
    print(f".vertices = {mat.vertices}")
    print(f".diffuse = {mat.diffuse}")
    print(f".ambient = {mat.ambient}")
    print(f".specular = {mat.specular}")
    print(f".texture = {mat.texture}")


def main():
    obj = pywavefront.Wavefront(infile)
    # obj.parse()

    print(f"file_name = {obj.file_name}")
    print(f"mrllibs = {obj.mtllibs}")
    print(f"vertices = {obj.vertices}")

    print(f"\nmaterials = {obj.materials}")
    # for matname, mat in obj.materials.items():
    #     dump_material(mat)

    print(f"\nmeshes = {obj.meshes}")
    # for meshname, mesh in obj.meshes.items():
    #     print()
    #     print(f"Mesh name = {meshname}")
    #     print(f"name = {mesh.name}")
    #     print(f"faces = {mesh.faces}")
    #     print(f"materials = {mesh.materials}")
    #     print("\n# mesh.materials")
    #     for mat in mesh.materials:
    #         dump_material(mat)

    print(f"\nmesh_List = {obj.mesh_list}")
    for mesh in obj.mesh_list:
        print(f".name = {mesh.name}")
        print(f".faces = {mesh.faces}")
        print(f".materials = {mesh.materials}")
        for mat in mesh.materials:
            dump_material(mat)


if __name__ == "__main__":
    main()

python dump_obj.py

出力結果は以下。

_dump_obj_output.txt

どうやら、.mesh_list が持ってる情報を使えば、描画ができそうだなと…。

.mesh_list という配列の中に、各mesh が入っている。
各meshは、マテリアル(.materials) を持っている。
そのマテリアルの中に、頂点配列(.vertices)も含まれている。
頂点配列は、テクスチャUV情報、法線情報、頂点座標値が、インターリーブされた形で入ってる。
どんなインターリーブになっているかは、.vertex_format に入っている。

OpenGLのインターリーブについては、以下のページが参考になるかなと…。

_GPU本来の性能を引き出すWebGL頂点データ作成法 #WebGL - Qiita
_wgld.org | WebGL: インターリーブ配列 VBO |

要は、頂点座標、法線情報、テクスチャUV情報などを、頂点1つ毎にチマチマと並べている頂点配列の格納形式、ということでいいのだろうか。ただ、上記のページの解説によると、昔のGPUではインターリーブをすると高速化できたけど、今のGPUでは遅くなるそうで…。

そのインターリーブとやらは OpenGL 1.1 でも使えるのだろうかと気になったけど、Microsoftのページでは、「OpenGL 1.1以降で使える」と書いてあるようだなと…。

_glInterleavedArrays 関数 (Gl.h) - Win32 apps | Microsoft Learn

注意 : glInterleavedArrays 関数は、OpenGL バージョン 1.1 以降でのみ使用できます。
glInterleavedArrays 関数 (Gl.h) - Win32 apps | Microsoft Learn より

PyOpenGL 3.1.6 + glfw 2.7.0 + PyWavefront 1.3.3 を利用して、wavefront obj形式のモデルデータを読み込んで描画してみる。

以下のような見た目になった。

_draw_opengl_glfw.py

import glfw
from OpenGL.GL import *
from OpenGL.GLUT import *
from OpenGL.GLU import *
import pywavefront

model_kind = 2

modeldata = [
    {"file": "./cube01.obj", "scale": 2.0},
    {"file": "./suzanne01.obj", "scale": 5.0},
    {"file": "./car.obj", "scale": 7.0},
]

SCRW, SCRH = 1280, 720
WDWTITLE = "Draw wavefront obj"
FOV = 50.0

light_pos = [1.0, 1.0, 1.0, 0.0]
light_ambient = [0.2, 0.2, 0.2, 1.0]
light_diffuse = [0.9, 0.9, 0.9, 1.0]
light_specular = [0.5, 0.5, 0.5, 1.0]

winw, winh = SCRW, SCRH
ang = 0.0
obj = None


def init_animation(infile):
    global ang, obj
    ang = 0.0
    obj = pywavefront.Wavefront(infile)


def render():
    global ang, obj
    ang += 45.0 / 60.0

    # init OpenGL
    glViewport(0, 0, winw, winh)
    glMatrixMode(GL_PROJECTION)
    glLoadIdentity()
    gluPerspective(FOV, float(winw) / float(winh), 1.0, 1000.0)

    # clear screen
    glClearDepth(1.0)
    glClearColor(0, 0, 0, 1)
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)

    glMatrixMode(GL_MODELVIEW)
    glLoadIdentity()

    glDepthFunc(GL_LESS)
    glEnable(GL_DEPTH_TEST)
    glEnable(GL_BLEND)
    glEnable(GL_NORMALIZE)

    glEnable(GL_CULL_FACE)
    glFrontFace(GL_CCW)
    # glCullFace(GL_FRONT)
    glCullFace(GL_BACK)

    # set material
    glColorMaterial(GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE)
    glEnable(GL_COLOR_MATERIAL)

    # set lighting
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_pos)
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, light_ambient)
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, light_diffuse)
    glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, light_specular)
    glEnable(GL_LIGHTING)
    glEnable(GL_LIGHT0)

    # obj move and rotate
    glTranslatef(0.0, 0.0, -20.0)
    scale = modeldata[model_kind]["scale"]
    glScalef(scale, scale, scale)
    glRotatef(20.0, 1, 0, 0)
    # glRotatef(ang * 0.5, 1, 0, 0)
    glRotatef(ang, 0, 1, 0)

    # draw obj
    for mesh in obj.mesh_list:
        for mat in mesh.materials:
            r, g, b, a = mat.diffuse
            glColor4f(r, g, b, a)
            gl_floats = (GLfloat * len(mat.vertices))(*mat.vertices)
            count = len(mat.vertices) / mat.vertex_size
            glInterleavedArrays(GL_T2F_N3F_V3F, 0, gl_floats)
            glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, int(count))


def key_callback(window, key, scancode, action, mods):
    if action == glfw.PRESS:
        if key == glfw.KEY_ESCAPE or key == glfw.KEY_Q:
            glfw.set_window_should_close(window, True)


def resize(window, w, h):
    if h == 0:
        return
    set_view(w, h)


def set_view(w, h):
    global winw, winh
    winw, winh = w, h
    glViewport(0, 0, w, h)


def main():
    if not glfw.init():
        raise RuntimeError("Could not initialize GLFW3")
        return

    window = glfw.create_window(SCRW, SCRH, WDWTITLE, None, None)
    if not window:
        glfw.terminate()
        raise RuntimeError("Could not create an window")
        return

    glfw.window_hint(glfw.CONTEXT_VERSION_MAJOR, 1)
    glfw.window_hint(glfw.CONTEXT_VERSION_MINOR, 1)
    glfw.window_hint(glfw.OPENGL_PROFILE, glfw.OPENGL_CORE_PROFILE)
    glfw.window_hint(glfw.DEPTH_BITS, 24)

    glfw.set_key_callback(window, key_callback)
    glfw.set_window_size_callback(window, resize)
    glfw.make_context_current(window)
    glfw.swap_interval(1)

    set_view(SCRW, SCRH)

    # get csv filepath
    infile = modeldata[model_kind]["file"] if len(sys.argv) != 2 else sys.argv[1]
    init_animation(infile)

    # main loop
    while not glfw.window_should_close(window):
        render()
        glfw.swap_buffers(window)
        glfw.poll_events()

    glfw.destroy_window(window)
    glfw.terminate()


if __name__ == "__main__":
    main()

render() の中で OpenGL関係の描画をしているから、そこを見れば大体分かりそうだけど。肝は以下だろうか…。

import pywavefront

# ...

    obj = pywavefront.Wavefront(infile)

# ...

    # draw obj
    for mesh in obj.mesh_list:
        for mat in mesh.materials:
            r, g, b, a = mat.diffuse
            glColor4f(r, g, b, a)
            gl_floats = (GLfloat * len(mat.vertices))(*mat.vertices)
            count = len(mat.vertices) / mat.vertex_size
            glInterleavedArrays(GL_T2F_N3F_V3F, 0, gl_floats)
            glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, int(count))

PyWavefront を使って読み込むと、マテリアル毎に、そのマテリアル情報を使って描画したい頂点配列をまとめてくれるので…。

マテリアル単位でループ処理する。
マテリアル情報を元にしながら色の設定を行う。
glInterleavedArrays() でインターリーブのフォーマットを指定。
glDrawArrays() で頂点配列の描画を指示。

インターリーブのフォーマットについては、今回のテストモデルデータを使う限り、GL_T2F_N3F_V3F を固定で指定しちゃって問題無さそうだったけど。本来は、.vertex_format から指定すべき値を決めないといけない気がする。

ちなみに、GL_T2F_N3F_V3F は、テクスチャUVがfloatで2個分(=T2F)、法線情報がfloatで3個分(=N3F)、頂点座標がfloatで3個分(=V3F)、の順番で入っていると示す値、だと思う。

さておき。描画されたモデルの色が、なんだかおかしい気がする…。blender上で表示されたソレとは随分違う色になってしまっていて…。OpenGL側でマテリアルの指定をするあたりで何か間違えてしまっている気がする。

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