Maya的模型信息提取研究

2012-06-13李寅飞

科技传播 2012年1期

关键词：数组储存变量

李寅飞

东华大学信息与科学技术学院，上海 201610

Maya的模型信息提取研究

李寅飞

东华大学信息与科学技术学院，上海 201610

Maya是Autodesk公司中和3dMax并列的三维建模和动画软件，而且在模型的细节渲染方面有着更为突出功能，随着技术的进步和用户对三维图形动画要求的提高，Maya已经广泛的应用到电影、电视、游戏等领域。因此，如果能将Maya中的模型信息从Maya软件中提取出来，并按照一定的渲染方法重新组建，就能将依赖Maya的图形文件用于其他设备上进行三维展示，例如平板电脑，智能手机等移动设备上。这样，就能在很大程度上提高产品模型的展示效果。本文将介绍如何利用Maya的Api 将Maya模型中的信息提取出来，并按照OpenGl的模型渲染格式进行储存。

Maya；node；mesh；face；vertex；OpenGL

0 引言

要成功的提取Maya模型中的信息，必须要知道Maya中的数据结构，知道Maya中的Api运行模式，掌握Maya模型的类别，模型的构成方式，模型属性组成等等信息。当掌握了这些信息之后，就能实现模型重构和再实现，以完成模型在其他显示平台的迁移。

1 Maya的核心数据结构Dependency Graph

1.1 概述

我们可将整个Maya 系统拆分为3个主要组成部分：图形用户界面，MEL Command Engine ，Dependency Graph 。

Maya用户可以与Maya Gui进行交互，可以选择菜单项，更改参数，使对象动画化以及移动对象等等，当与用户界面进行交互时，Maya实际是再发出MEl命令，这些命令呗发送到Command Engine，并在这里被解释并执行。

大部分的MEL命令运行与Dependency Graph直接交互。这样做是因为Dependency Graph可以被直观地看做是一个完整的场景，这个场景是组成3D世界的所有重要数据和信息。Dependency Graph不仅定义当前场景中有什么数据，还定义了数据的处理方式。Dependency Graph 实际就像Maya的心脏和大脑。

1.2 Dependency Graph 与节点

我们将Dependency Graph简称为DG，DG是Maya的核心，它包括Maya模型的所有基本构建，它允许你创建任意的数据，这些数据进行一系列的操作处理后，最终生成一些经过加工的数据。在DG中，数据及其操作被封装为节点，一个节点含有任意数目的插槽，其中还有Maya使用的数据，节点也包含一个操作符，用于对其数据进行处理以生成一些其他的数据。

由图1所示节点实际是Maya的基本构件，每个节点都有一个或者多个与其相关的特性，这些特性通常呗成为属性，每个节点根据其属性的不同实现对数据的不同操作。

2 Maya 模型的组成结构

Maya中有多种模型类型，但最常用的静态模型主要使用的是nurb，polygon 和 subdiv。

2.1 Mesh 与 Polygon

Mesh 英文翻译为网格，在Maya中则用于代表一个三维实体，例如一个立方体、圆锥体、球体，这些都是Mesh。而模型中的每个面则就是polygon，如下图的球体模型则更能体现出mesh和polygon的关系，图中的每个四边形方格就是一个polygon。

2.2 Polygon的组成

Polygon主要有3个主要元素：vertices ， edges， faces除此之外还有两个有助于理解和分析polygon如何工作和运行的元素 Facevertices 和 UVs。

Polygon的Vertices元素是一个表示3d的浮点型数组，每个点都有自己的元素id，每条边和每个面都是基于这个数组产生的。如表1。

3 D Float Point 行中每一个元素都是一个三维坐标（x，y，z）Edge元素储存在一个边数组中，数组中的每个元素储存着两个整型变量，储存着vertices的id，第一个表示边的起始点，第二个表示结束点，这样储存数据就能表示边的点组成，点边的方向以及边的编号。如表2。

表2

Edge行中的每个元素都是一个二维的点，表示边的起始点和结束点的id Faces的元素储存在一个整数型数组中，每个面被一系列数字表示，每个数字都表示一个边的索引。与之相应的的是face offset 数组，这个数组标示了每个面在face数组中每个面的起始点，具体格式如表3，表4。

表3

表4

如表4中所示，face 1 的起始点在 EdgeId的Index 3 即，Face 1是由，0,1,2三条边组成的三角面。

Face-vertices 是将一个Mesh中的每个面的相对vertices 索引，就是说，他们都是以0为起始的整数数列。并不是以整个Mesh为基础的全局索引坐标。UV uv是专门用于描绘纹理信息的元素，其对应着每个每个点都有与之相对应的uv，我们要把二维贴图与3d模型想匹配，必须找到每个3d坐标对应的uv。

3 提取Mesh Polygon 的信息的程序实现

3.1 选取模型目标

在Maya的C++ Api 中，选取模型有两种形式，第一种选取指定模型信息，第二种选取全部模型信息。

选取指定模型需要用到的变量类型 ∶ MSelectionList 。顾名思义，这个变量类型储存了用户的模型选择信息，即用户在软件界面选择的图像（单选或者多选）。然后利用MGlobal类里面的成员函数getActiveSelectionList函数将MSelectionList变量进行赋值，如此我们设置的MSelectionList类型变量就得到了赋值。

得到了选取列表之后，就需要利用选择迭代器对选择列表里面的内容进行遍历。MItSelectionList ，MItSelectionList 也是一个类，里面有丰富的函数可以对选择列表里面的内容进行操作，利用里面的next（）函数和isDone（）函数可以对他储存的变量进行遍历MItSelectionList遍历的内容其实就是我们上面提到的Dependency Graph 中所提到的节点DagNode，但是MItSelectionList类中并没有直接提取节点的函数，它值提供了每个节点的路径DagPath，通过DagPath我们就可以定位到相应的节点对模型操作。

3.2 获取模型信息

要实现模型的转移，就需要知道模型的点信息，面信息，点信息包括点的空间坐标，点的模型序列，点法线信息。面信息包括面个数，每个面的组成，在模型构成中，任何一个面都可以分解成若干个三角面，而Maya中的模型构成也是按照这个原则，因此，我们提取面的信息的时候是将模型中的面都分解为若干个三角面，并将每个面的点和点的索引相联系。

3.2.1 提取点的坐标以及索引

通过上面一步我们得到了dagpath，这里我们就以polygon模型为例提取上面提到过的模型信息首先创建mesh类的实力 MFnMesh这个类，通过这个类我们就可以直接得到点的信息以及三角面的信息，这里我们得到的点是以一定顺序储存的point序列。以立方体为例，point序列的索引为0-7，分别记录了空间坐标的点，通过GetPoints函数我们就可以得到这个数列。

3.2.2 提取每个三角面的索引

通过MFnMesh类之中我们通过getTriangles函数就可以得到面的信息，主要得到两变量，一是我们这个立方体的三角面的个数，因为六面体是六个四边形，因此我们得到的三角面是十二个，而另一个变量就是每个三角面的点与我们得到的点的对应索引，以这个立方体为例，我们得到的数列如下（0,1,2,2,1,3,2,3,4,4,3,5,4,5,6,5,7,6,7,0,0,7,1,1,7,3,3,7,5），这些点每3个对应一个面，因为我们以立方体为对象，所以每六个点为同一个四边形的两个三角面，而且可以看出每个四边形的组成。

通过上面的步骤我们成功的得到了每个三角面的信息，通过这些单独的三角面信息我们就能通过opengl进行仿真对每个面配上颜色我们就能实现模型结构的提取。

3.2.3 提取每个点的法线

为了使一个细分度很高的Polygon Mesh 在转移的情况下表现的更加平缓和光滑，即表现的和软件中更加相似，就需要提取每个点的法线。

这里我们用到的是MItMeshVertex类来对Mesh的每个点进行遍历，然后通过getNormals函数得到一个MVectorArray变量，里面储存了每个点相对于每个面的法线值，通过计算我们可以得到每个点的实际法线。

下面是具体程序实现：

MItDag dagIter( MItDag∶∶kBreadthFirst, MFn∶∶kMesh, &stat );