读取Fbx文件中的信息.docx
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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
1.1KFbxSdkManage和KFbxScene
Fbx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FBXSDK实现对Fbx文件的读取以及写入。
使用FBXSDK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。
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。
1.2Fbx的数据组织方式
Fbx的数据组织方式是scenetree，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=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1
1.3Fbx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，例如可以用函数EvaluateGlobalTransform（KTimepTime）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（KTimepTime）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KFbxNodeAttribute：
：
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:
:
EAttributeTypelAttributeType;
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-------layer0{KFbxLayerElementNormal,KFbxLayerElementUV……}
|
|------layer1{KFbxLayerElementNormal,KFbxLayerElementUV………}
|
|--………………..
|
|------layern{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）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。
typedefenum
{
eNONE,
eBY_CONTROL_POINT,//对于每一个ControlPoint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;
typedefenum
{
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_POLYGON_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referencemode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KFbxLayerElementNormal.DirectArray[i]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
intid=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、Skeleton
1.4.1mesh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：
KFbxGeometryConverter converter（sdkManager）;
mesh = converter.TriangulateMesh（mesh）;
◆顶点坐标
Mesh中有两个概念控点（Controlpoint）和顶点（Polygonvertex）。
控点只包含位置信息，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polygon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
intlControlPointsCount=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
intnumPoly=mesh->GetPolygonCount（）;
for（inti=0;i{
intvn=mesh->GetPolygonSize（i）;//mesh第i个poly的顶点个数
for（intj=0;j{
//获得第i个多边形中第j个顶点相对应的索引
intpControlPointsIndex=mesh->GetPolygonVertex（i,j）;
KFbxVector4*pTemp=lControlPoints[pControlPointsIndex];
}
}
◆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ReferenceMode
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;
intid=leUV->GetIndexArray（）.GetAt（lControlPointIndex）;
pTemp=leUV->GetDirectArray（）.GetAt（id）;
（3）MappingMode是eBY_POLYGON_VERTEX,无论ReferenceMode
是eDIRECT，还是eINDEX_TO_DIRECT，都用下面方法读取：
intlTextureUVIndex=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。
1.4.2skeleton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，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（）;
intpTXKeyCount=pCurve->KeyGetCount（）;
for（intk=0;k{
KTimetemp=pCurve->KeyGetTime（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
KFbxMatrixpMatrix;
pMatrix=pNode->EvaluateLocalTransform（KTimepTime）;
KFbxVector4pTranslation=pMatrix.GetT（）;//平移
KFbxVector4pRotation=pMatrix.GetR（）;//旋转
KFbxVector4pScale=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Skininfo。
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，Skininfo正是起了这个作用。
顶点的Skininfo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（Skinweight）。
1.5.2Fbx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Skininfo，我们要读取Skininfo，首先应了解Fbx中的蒙皮结构。
Mesh|------skin0|-----Cluster0{Vertex0,Vertex1…………Vertexn1}
| |-----Cluster1{Vertex0,Vertex1…………Vertexn2}
||---………
||-----Clustern{Vertex0,Vertex1…………Vertexn3}
|------skin1{}
|
|--………………..
|
|------skinn{}
从以上结构可以看出，Fbx的mesh中可以包含多重皮肤Skin，但绝大多数情况下，我们只用到第一层皮肤Skin0。
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1
intlSkinCount=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
intlClusterCount=lSkin->GetClusterCount（）;
for（inti=0;i{
intlVertexIndexCount=lCluster->GetControlPointIndicesCount（）;
for（intk=0;k{
//求出lCluster第k个顶点的索引（在mesh中所有顶点中的索引）
intlIndex=lCluster->GetControlPointIndices（）[k];
if（lIndex>=lVertexCount）
continue;
doublelWeight=lCluster->GetControlPointWeights（）[k];
if（lWeight==0.0）
{
continue;
}
}
}
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