MD2文件的读取及三维动画显示

摘要 本文介绍了运用OpenGL，通过读取MD2文件开发复杂三维动画的方法，从而实现OpenGL与其它软件相结合创建复杂场景的能力，为快速开发复杂三维动画程序提供了捷径，并给出了一个实例。

　　关键词 开放图形库； 文件格式；三维建模

　　 1 前言

　　OpenGL被严格定义为“一 
种到图形硬件的软件接口”。从本质上说，它是一个完全可移植并且速度很快的3D图形和建模库。它提高了二维和三维建模、变换处理、光照处理、动画和实时交互等能力，是绘制真实感图像、建立三维交互场景的高性能的3D图形开发API。使用OpenGL，可以创建视觉质量接近射线跟踪程序的精致漂亮的3D图形。使用OpenGL的最大好处是它比射线跟踪程序要快好几个数量级，它使用由Silicon Graphics(SGI)公司精心开发和优化的算法。

　　尽管OpenGL具有这么多的好处，但作为开发者来说，如何用它显示复杂的三维动画是个不可避免的问题。我们知道，对简单的三维图形，可以自己构造，然后在编程时引用构造数据画图来实现，但对复杂物体如人体，要构造数据的话，就不是件容易的事。为此要与其它软件结合起来。

　　MD2文件是QuakeП专用的文件格式，QuakeП中复杂的三维场景就是通过  
 
 
对它的读取产生的。从其它软件产生的文件中获得复杂的三维模型信息并显示出来，是三维建模常用的方法，这可以大大省却开发者的时间。在MD2文件中，还包含有多帧的三维物体信息，只要把它们都读取出来，就能显示连续的动画了。此外，文件中还有物体的纹理坐标，只要从别的图像文件中导入纹理数据，在显示时对物体贴上相应纹理，就能显示更具真实感的3D图形了。最后，由于MD2采用的压缩算法，使其文件体积并不臃肿。　

　　2 MD2格式说明

　　 MD2文件建模的原理是用三角形来描述复杂的物体，即所有的物体都是三角形组成的。因此要从文件中读取各三角形的点的位置、纹理坐标来显示图形。

　　 MD2文件组成分为五部分：文件头、纹理坐标集合、三维对象组成点集合、组成三角形的点的索引集合、三角形的纹理坐标的索引集合。

　　文件信息头部分包括17种数据，其具体定义如表1所示。

　　表1 文件信息头的定义

　　数据类型意义备注

　　整型MD2文件的标志位固定为 "IDP2"，用以标示为文件类型为MD2文件

　　整型文件版本号

　　整型纹理宽度

　　整型纹理高度

　　整型每一帧的字节数；

　　整型纹理数

　　整型每一帧点的个数，注意是每一帧的

　　整型纹理坐标数

　　整型三角形个数

　　整型无用

　　整型总帧数

　　整型纹理到文件头的偏移

　　整型纹理坐标到文件头的偏移

　　整型三角形索引到文件头的偏移

　　整型第一帧开始处到文件头的偏移；

　　整型OpenGL命令类型

　　整型到文件尾的字节数 　

　　利用以上这些信息，就可以编制相应算法，定位到需要的地方。

　　编程原理是：三角形的每个点在点坐标的集合中有个索引值，通过索引可以得到每个三角形的组成点的位置。同理，三角形的纹理坐标在纹理坐标集合中也有索引，通过索引可以获得纹理坐标值。绘制三角形时，要先通过索引指向点集合中和纹理坐标集合中的相应位置，再取出数据绘制。所以要准备几个缓存：存放三角形组成点在点集合中索引的缓存、存放三角形纹理在纹理集合中索引的缓存、存放点集合的缓存、存放纹理坐标集合的缓存。有了以上几个缓存，就可以显示场景并对其进行渲染。其示意图如图1所示。

　　图1 渲染示意图

　　如要显示动画的话，就要求每隔一定时间就对画面进行刷新，所以在程序中先开个定时器，每隔一定时间刷新页面，刷新时做的工作就是读入下一帧的数据，进行显示，从而实现连续的动画效果。　

　　3 读取MD2文件方法的实现

　　 读取MD2文件的关键在于定义合理的数据结构和使用优秀的算法。首先，要把构成场景模型的所有点的坐标读入缓存区，由于文件中有多帧信息，所以缓存大小的定义有两种选择：一、大小为一个关键帧的点的数目，每