读取Fbx文件中的信息.docx

1、读取Fbx文件中的信息如何将Fbx格式转换成VVO格式一、Fbx文件格式简介1.1 KFbxSdkManage和KFbxSceneFbx文件是Autodesk开发的文件格式，其开发目的就是为了实现Autodesk旗下软件之间的数据交换。Fbx文件格式本身是不公开的，而是通过FBX SDK实现对Fbx文件的读取以及写入。使用FBX SDK时，最先遇到的两个对象就是KFbxSdkManage和KFbxScene。KFbxSdkManage是sdk中的中心类，负责了整个sdk内部状态的管理，很多其他对象创建也依赖于KFbxSdkManage，程序中只需要有一个KFbxSdkManage类的实例即可。

2、KFbxScene如其名所示，代表了一个场景，而这里的场景就是fbx文件中包含的所有信息，fbx文件导入以后，在程序中就是一个KFbxScene对象,所以一个fbx文件只需要一个KFbxScene类的实例。1.2 Fbx的数据组织方式Fbx的数据组织方式是scene tree，即场景树。由KFbxScene所声明的对象可以得到该场景树的根节点，根节点包含了一系列子节点KFbxNode，每个KFbxNode又有其自己的子节点，以此往下类推。这样通过递归循环就可以遍历到每一个节点，然后获取该节点的信息。RootNode是该Fbx文件所对应的根节点，由以下语句得到：KFbxNode* pNode =

3、 pScene-GetRootNode();/获得根节点图1是一个圆柱体的例子。该圆柱体总共有四个节点，Patch、SkeletonRoot、SkeletonLimbNode1、SkeletonLimbNode2是这四个节点的名称。其中Patch、SkeletonRoot是RootNode的孩子，SkeletonLimbNode1是SkeletonRoot的孩子，SkeletonLimbNode2是SkeletonLimbNode1的孩子。 图 11.3 Fbx中节点KFbxNode说明1.3.1 节点坐标场景树中每个节点都是KFbxNode，KFbxNode类本身包含了坐标变换信息，例如可以

4、用函数EvaluateGlobalTransform(KTime pTime)获得在pTime时刻该节点的全球变换矩阵。获得全球变换矩阵后，我们可以得到节点在该时刻的世界坐标系下的平移、旋转和缩放。同理由EvaluateLocalTransform(KTime pTime)获得在pTime时刻该节点的本地变换矩阵，进而获得该时刻本地坐标系下节点的平移、旋转和缩放。1.3.2 节点类型一个节点KFbxNode包含其他数据作为KFbxNodeAttribute对象，包含在其内部，这里的其他数据是指mesh，Nurbs，skeleton，camara，light等定义在KFbxNodeAttribu

5、te：EAttributeType中的枚举类型。获得一个节点的类型可用以下函数语句来实现:KFbxNodeAttribute:EAttributeType lAttributeType;lAttributeType = pNode-GetNodeAttribute()-GetAttributeType();1.3.3 节点中层次Layer层次Layer：法线、纹理坐标等是存储在层次Layer中的，每个节点可以有多个层次，然后在每个层次中包含一套纹理，法线等。但是，通常我们只会用到一个层次，很多建模软件也只支持一个层次。比如在一个节点类型为eMESH的结点中层次概念如下所示：mesh -laye

6、r 0 KFbxLayerElementNormal,KFbxLayerElementUV | |-layer 1 KFbxLayerElementNormal,KFbxLayerElementUV | |- . | |-layer n KFbxLayerElementNormal,KFbxLayerElementUV关于层次的常用函数：/求pMesh中包含UV的层次数pMesh-GetElementUVCount();/获得第i层中的UV对象KFbxGeometryElementUV* leUV = pMesh-GetElementUV(i);每种保存在Layer中的元素（如上面提到的UV）

7、都继承于KFbxLayerElement，比如KFbxLayerElementNormal对应normal数据，KFbxLayerElementUV对应的UV数据，可以通过KFbxLayer中定义的各种Get函数得到，如GetElementNormal()和GetElementUV，返回需要的KFbxLayerElement，如果为空，则说明当前layer中没有这种元素。下面是关于KFbxLayerElement的类的大概的继承图。KFbxLayerElement还中包含了两个非常重要的属性EMappingMode和EReferenceMode。 typedef enum eNONE, eBY

8、_CONTROL_POINT, /对于每一个Control Point有一个贴图坐标 eBY_POLYGON_VERTEX, /对于polygon中每一个顶点有一个贴图坐标 eBY_POLYGON, /对于一个polygon有一个贴图坐标 eBY_EDGE, eALL_SAME EMappingMode; typedef enum eDIRECT, eINDEX, eINDEX_TO_DIRECT EReferenceMode;MappingMode定义了当前类型的元素如何映射到mesh上。举例来说，对于KFbxLayerElementNormal，MappingMode=eBY_POLYGO

9、N_VERTEX表示如果一个顶点被n个多边形共享，那么这个顶点就有n条法线与之相对应；eBY_CONTROL_POINT则表示每个顶点无论被几个多边形共享，都只有一条normal；eBY_POLYGON则表示构成多边形的n个顶点只对应着一条normal。ReferenceMode定义了如何访问相关的数据。同样举例来说，每个KFbxLayerElement内部通常可能包含两个数组，分别称为DirectArray和IndexArray。如果reference mode为eDIRECT，则第i个顶点相对的element元素就在DirectArray的第i位置(第i个顶点的normal在KFbxLay

10、erElementNormal.DirectArrayi中) ，此时IndexArray为空。eINDEX_TO_DIRECT通常和eBY_POLYGON_VERTEX一起使用，因为一个控点可能对应多个值，所以这时必须用多边形顶点索引来获得某个多边形顶点所对应的值，例如int id = pNormal-GetIndexArray().GetAt(vertexId);KFbxVector4* pTemp = pNormal-GetDirectArray().GetAt(id);vertexId 是polygon顶点的索引。1.4 两个重要的节点结构：Mesh、Skeleton1.4.1 mesh

11、节点网格（Mesh）存储了模型结构的重要数据，包括顶点坐标，颜色，UV（纹理坐标），法线（Normal）等。这些都是我们在新平台中所要用到的。Fbx文件中包含的Mesh节点，我们一般称为蒙皮节点。该节点由多边形组成，多边形至少是三角形，除此之外还可能是四边形，五边形等等。如果要将该Fbx中的mesh节点三角面片化，可用下面方法实现：KFbxGeometryConverterconverter(sdkManager);mesh=converter.TriangulateMesh(mesh);顶点坐标Mesh中有两个概念控点（Control point）和顶点（Polygon vertex）。控点

12、只包含位置信息，顶点就是多边形中的顶点，通过索引可以得到该多边形顶点位置，法线，纹理坐标等信息。控点和顶点的关系：要看mesh中所有layer(通常只用第一层)中所有元素的MappingMode：如果是eBY_CONTROL_POINT，则控点的数量和顶点的数量是一一对应的，如果是eBY_POLYGON_VERTEX，则需要分裂控点，一个控点可以出现在不同的三角面中作为顶点，这时候一个控点对应多个顶点。一般来说当mesh由多个Polygon组成时，MappingMode的第二种eBY_POLYGON_VERTEX 更常用。不论是控点还是顶点，在求位置坐标时用的是控点中的位置信息。对于多边形po

13、lygon中顶点的位置，是通过求该顶点所对应的控点在控点数组中的索引，最后求得的。下面列几个求坐标时常用函数：/求mesh中控点的数目int lControlPointsCount = pMesh-GetControlPointsCount();/求mesh中控点数组KFbxVector4* lControlPoints = pMesh-GetControlPoints();若是要求在多边形polygon中顶点坐标，则需求该顶点对应的控点的索引/如果这个mesh已经三角面片化，得到三角形的个数；如果没有三角面片化，则获得多边形的个数int numPoly = mesh-GetPolygonCo

14、unt(); for(int i=0;iGetPolygonSize(i); /mesh第i个poly的顶点个数for(int j=0;jGetPolygonVertex(i,j); KFbxVector4* pTemp=lControlPointspControlPointsIndex; 纹理坐标对于纹理坐标的求取，根据前面所写的MappingMode和ReferenceMode类型，总共分三种情况：KFbxGeometryElementUV* leUV = pMesh-GetElementUV(0);(1)MappingMode是eBY_CONTROL_POINT，而ReferenceMo

15、de是eDIRECT时，KFbxVector2* pTemp;pTemp = leUV-GetDirectArray().GetAt(lControlPointIndex)；(2)MappingMode是eBY_CONTROL_POINT，而ReferenceMode是eINDEX_TO_DIRECT时，KFbxVector2* pTemp;int id = leUV-GetIndexArray().GetAt(lControlPointIndex);pTemp = leUV-GetDirectArray().GetAt(id);(3)MappingMode是eBY_POLYGON_VERTE

16、X,无论ReferenceMode是eDIRECT，还是eINDEX_TO_DIRECT，都用下面方法读取：int lTextureUVIndex = pMesh-GetTextureUVIndex(i, j);KFbxVector2* pTemp;pTemp = leUV-GetDirectArray().GetAt(lTextureUVIndex);另外读取法向Normal、顶点颜色时基本类似，这里不再赘述。1.4.2 skeleton节点Fbx骨骼动画中的骨骼节点，一般用skeleton节点，即KFbxNode类型为eSKELETON的节点来表示。对于骨骼节点，我们要读取的信息包括：节点

17、的关键帧个数、每个关键帧的时间、在关键帧时刻节点的本地变换矩阵。要获得以上信息，首先要了解Fbx中动画组织方式。对于一个含有动画信息的fbx模型，它可以包含一个或多个动画栈（KFbxAnimStack），每个动画栈存储一套动作。比如一个人的模型，他有两套动作，一套是由走到跑的动作，另一套是中枪倒下。那么每一套动作就可以用一个动画栈来表示。一个动画栈中可以包含一个或多个动画层(KFbxAnimLayer)，每一个动画层存储一个动作，上例中由跑到走这套动作中总共有两个动作：跑、走，那么每个动作就可以用一个动画层来表示，这样在这个动画栈中就有两个动画层。关于动画相关类的继承图如下：在Fbx中关键帧是

18、打在每个属性上的，动画层组织这些关键帧动画，动画栈再组织这些动画层。比如动画师建一个动画模型时，总的动画有十个关键帧。他在第2、8、10帧给平移属性Translation打了关键帧，而在第2、3、6、9帧给旋转属性Rotation打了关键帧，因此这两个属性的关键帧数目是不同的，而且有的关键帧的时间点也是不同的。不但Translation和Rotation上的关键帧数不同，也可能在同一属性如Translation的不同值上的关键帧数也是不同的，比如在TranslationX和TranslationY上的关键帧数可以不同。这就是Fbx中动画的大概组织方式。下面用一个简单的例子，即Fbx中只有一个动

19、画栈，动画栈中只有一个动画层，来演示一下如何获取TranslationX上的关键帧个数，以及关键帧时间。/获取fbx的动画栈pAnimStack, 0代表第一个栈KFbxAnimStack* pAnimStack = KFbxCast(pScene-GetSrcObject(FBX_TYPE(KFbxAnimStack), 0);/获取动画栈中的动画层pAnimLayer, 0代表第一层。KFbxAnimLayer* pAnimLayer;pAnimLayer= pAnimStack-GetMember(FBX_TYPE(KFbxAnimLayer), 0);/获取动画层中的动画曲线Curve

20、，相当于属性的值。KFbxAnimCurve* pAnimCurveTX;pAnimCurveTX=pNode-LclTranslation.GetCurve(pAnimLayer, KFCURVENODE_T_X);/获取关于属性Translation的X的关键帧个数以及时间。 if (pAnimCurveTX) KFCurve* pCurve = pAnimCurveTX-GetKFCurve(); int pTXKeyCount = pCurve-KeyGetCount(); for (int k=0; kKeyGetTime(k); 用同样的方法可以获得其他的属性的各个值的关键帧个数和

21、时间。求出关键帧时间后再求节点的本地变换矩阵可用函数KFbxMatrix pMatrix;pMatrix=pNode-EvaluateLocalTransform(KTime pTime); KFbxVector4 pTranslation = pMatrix.GetT(); /平移KFbxVector4 pRotation = pMatrix.GetR(); /旋转KFbxVector4 pScale = pMatrix.GetS(); /缩放1.5 读取蒙皮信息1.5.1 关于蒙皮信息前面我们已经可以读取关节动画的信息，下面读取附着在骨骼上的蒙皮信息。在骨骼动画中，不是把Mesh直接放到世

22、界坐标系中，Mesh只是作为Skin使用的，是依附于骨骼的，真正决定模型在世界坐标系中的位置和朝向的是骨骼。Mesh节点是作为皮肤使用，蒙在骨骼之上。为了让普通的Mesh具有蒙皮的功能，必须添加蒙皮信息，即Skin info。我们知道Mesh是由顶点构成的，建模时这些顶点（就是我们前面说过的控点）是定义在模型自身坐标系的，即相对于Mesh原点的，而骨骼动画中决定模型顶点最终世界坐标的是骨骼，所以要让骨骼决定顶点的世界坐标，这就要将顶点和骨骼联系起来，Skin info正是起了这个作用。顶点的Skin info包含影响该顶点的骨骼数目，这些骨骼作用于该顶点的权重(Skin weight)。1.5

23、.2 Fbx中的蒙皮结构 在Fbx中蒙皮是由mesh节点来表示的，与普通mesh不同，这里的mesh加上了蒙皮信息即Skin info，我们要读取Skin info，首先应了解Fbx中的蒙皮结构。Mesh |-skin 0 |-Cluster 0 Vertex 0, Vertex 1Vertex n1 | |-Cluster 1 Vertex 0, Vertex 1Vertex n2 | |- | |-Cluster n Vertex 0, Vertex 1Vertex n3 |-skin 1 | |- . | |-skin n 从以上结构可以看出，Fbx的mesh中可以包含多重皮肤Skin，

24、但绝大多数情况下，我们只用到第一层皮肤Skin 0。在每层皮肤下一层是骨骼，在这里叫群聚Cluster，即和这层皮肤相关的骨骼有哪些。在每个骨骼下有顶点Vertex，即每一个骨骼影响的顶点，以及对这些顶点的权重都可以在这里得到。下面是获得蒙皮信息的常用代码。/获得pMesh中皮肤的个数，皮肤个数通常为1int lSkinCount=pMesh-GetDeformerCount(KFbxDeformer:eSKIN);/获得pMesh的第0层skin，若是多层皮肤，可用循环将0改为皮肤的索引i，就得到第i层皮肤KFbxSkin* lSkin=(KFbxSkin*)pMesh-GetDeformer(0, KFbxDeformer:eSKIN);/获得lSkin所包含的骨骼数int lClusterCount = lSkin-GetClusterCount();for(int i = 0;i GetControlPointIndicesCount();for (int k = 0; k GetControlPointIndices()k; if (lIndex = lVertexCount) continue; double lWeight = lCluster-GetControlPointWeights()k; if (lWeight = 0.0) continue;