Ruby+gosu+openglでwavefront(.obj)を描画してみるスクリプト。wavefrontobj.rbが同じフォルダに置いてあること。

gosu_opengl_test3.rb

#!ruby -Ku
# -*- mode: ruby; coding: utf-8 -*-
# Last updated: <2017/03/10 19:51:07 +0900>
#
# gosu + opengl の動作確認
# gosu-examplesの opengl_integration.rb を弄って OpenGL絡みの部分だけを列挙
# wavefront(.obj)を読み込んで描画
# Draw a model of wavefront (.obj) format using gosu + opengl
#
# gosu-examples
# https://github.com/gosu/gosu-examples
# https://github.com/gosu/gosu-examples/blob/master/examples/opengl_integration.rb

require 'gosu'
require 'gl'
require_relative 'wavefrontobj'

WIDTH, HEIGHT = 640, 480

LIGHT_POS = [5.0, 5.0, 5.0]            # 位置
LIGHT_AMBIENT = [0.2, 0.2, 0.2, 1.0]   # 環境光
LIGHT_DIFFUSE = [0.7, 0.7, 0.7, 1.0]   # 拡散光
LIGHT_SPECULAR = [1.0, 1.0, 1.0, 1.0]  # 鏡面光

TRANS_POS = { :x => 0.0, :y => 0.0, :z => -2.5 }
# TRANS_POS = { :x => 0.0, :y => 0.0, :z => -5.0 }

class GLWaveFrontObj

  # 初期化
  def initialize(objpath)
    # wavefront(.obj) を読み込み
    @objs = WaveFrontObj.new(objpath)

    # テクスチャ読み込み
    objdir = @objs.objdir
    @texs = {}
    @objs.texs.each do |texname|
      fn = File.join(objdir, texname)
      img = Gosu::Image.new(fn, :tileable => true)

      # OpenGL用のテクスチャ情報を取得
      info = img.gl_tex_info
      unless info
        # 巨大テクスチャを与えるとgosu側が gl_tex_info を取得できない時がある
        puts "Error : #{texname} is not load. Can't get gl_tex_info"
      else
        @texs[texname] = { :info => info, :image =>img }
      end
    end

    @rot_v = 0
    @rot_v2 = 20
  end

  # 更新処理
  def update
    @rot_v = (@rot_v + 0.5) % 360.0
    # @rot_v2 = (@rot_v2 + 2.0) % 360.0
  end

  # 描画処理
  def draw(z)
    # Gosu.gl(z値)でOpenGLの描画を行う
    # 描画後、Gosuの描画ができるようにしてくれるらしい
    Gosu.gl(z) { exec_gl }
  end

  private

  include Gl

  # OpenGL関係の処理
  def exec_gl
    glClearColor(0.0, 0.0, 0.0, 1.0)  # 画面クリア色を指定 (r,g,b,a)
    glClearDepth(1.0)  # デプスバッファをクリア
    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT)  # 画面クリア

    # テクスチャ情報を取得
    info = nil
    @texs.each do |texname, value|
      return unless value[:info]
    end

    # 奥行き比較関数の種類を指定。デフォルトではGL_LESSが指定されてるらしい
    # glDepthFunc(GL_GEQUAL)
    glDepthFunc(GL_LESS)

    glEnable(GL_DEPTH_TEST)  # デプスバッファを使う
    glEnable(GL_BLEND)       # アルファブレンドを有効化

    # glEnable(GL_POLYGON_SMOOTH)  # ポリゴン描画のアンチエイリアスを有効化
    # glHint(GL_POLYGON_SMOOTH_HINT, GL_NICEST)

    # ライト設定. GL_LIGHT0 に対して設定
    glLight(GL_LIGHT0, GL_POSITION, LIGHT_POS)
    glLight(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, LIGHT_AMBIENT)
    glLight(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, LIGHT_DIFFUSE)
    glLight(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, LIGHT_SPECULAR)

    glEnable(GL_LIGHTING)    # ライティングを有効化
    glEnable(GL_LIGHT0)    # GL_LIGHT0 を有効化

    glMatrixMode(GL_PROJECTION)  # 透視投影の設定
    glLoadIdentity
    glFrustum(-0.10, 0.10, -0.075, 0.075, 0.1, 100)

    glMatrixMode(GL_MODELVIEW)  # モデルビュー変換の指定
    glLoadIdentity
    glTranslate(TRANS_POS[:x], TRANS_POS[:y], TRANS_POS[:z])  # 位置をずらす

    glRotate(@rot_v, 0.0, 1.0, 0.0) # 回転
    glRotate(@rot_v2, 1.0, 0.0, 0.0) # 回転

    vertexs = @objs.vertexs  # 頂点群
    normals = @objs.normals  # 法線群
    uvs = @objs.uvs          # UV値群
    mtls = @objs.mtls        # マテリアル情報

    @objs.faces.each do |matname, face|
      m = mtls[matname]
      tex_use = false

      if m.key?(:diffuse_tex)
        # マテリアルにテクスチャが使われてる

        texname = m[:diffuse_tex]
        glEnable(GL_TEXTURE_2D)  # テクスチャマッピングを有効化
        info = @texs[texname][:info]
        id = info.tex_name
        glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, id) # テクスチャ割り当て

        # テクスチャの補間を指定
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR)
        glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR)
        tex_use = true
      end

      # マテリアル(材質)を指定
      # fk = GL_FRONT
      fk = GL_FRONT_AND_BACK
      glMaterial(fk, GL_AMBIENT, m[:ambient]) if m.key?(:ambient)  # 環境光
      glMaterial(fk, GL_DIFFUSE, m[:diffuse]) if m.key?(:diffuse)  # 拡散光
      glMaterial(fk, GL_EMISSION, m[:emission]) if m.key?(:emission)  # 放射輝度

      glMaterial(fk, GL_SPECULAR, m[:specular]) if m.key?(:specular)  # 鏡面光
      if m.key?(:shininess)
        # 鏡面光指数を 0-1000 の範囲から 0-128 の範囲に変換
        v = m[:shininess] * 128.0 / 1000.0
        glMaterial(fk, GL_SHININESS, v)
      end

      # 面を一枚ずつ指定。本来はVBOとやらを使うのではなかろうか…
      face.each do |f|
        smooth = f[:smooth]  # スムーズ (true or false)
        vs = f[:vertexs]     # 頂点インデックス列

        case vs.size
        when 3
          # 三角形
          glBegin(GL_TRIANGLES)
        when 4
          # 四角形
          glBegin(GL_QUADS)
        else
          # ソレ以外
          glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP)
        end

        # 頂点群を指定
        vs.each do |vi, vti, vni|
          if vni
            # 法線指定
            x, y, z, _ = normals[vni]
            glNormal3d(x, y, z)
          end

          if vti
            # texture u, v 指定
            u, v, _ = uvs[vti]
            # blenderでエクスポートした .obj と OpenGL は u,v の vが逆
            v = 1.0 - v
            glTexCoord2d(u, v)
          end

          # 頂点指定
          x, y, z, _ = vertexs[vi]
          glVertex3d(x, y, z)
        end

        glEnd
      end

      if tex_use
        glDisable(GL_TEXTURE_2D)  # テクスチャマッピングを無効化
      end
    end
  end
end

# メインクラス
class MyWindow < Gosu::Window

  # 初期化
  def initialize
    super WIDTH, HEIGHT
    self.caption = "Ruby + Gosu + OpenGL + wavefront(.obj)"

    @kind = 0
    @gl_objs = []
    [
      "wavefront/airplane.obj",
      "wavefront/airplane_metaseq.obj",
      "wavefront/suzanne.obj",
      "wavefront/robo_01.obj",
      "wavefront/robo_02.obj",
    ].each do |fn|
      gl_obj = GLWaveFrontObj.new(fn)
      @gl_objs.push(gl_obj)
    end
  end

  # 更新処理
  def update
    @gl_objs[@kind].update
  end

  # 描画処理
  def draw
    z = 0
    @gl_objs[@kind].draw(z)
  end

  def button_down(id)
    # ESCが押されたら終了
    close if id == Gosu::KbEscape
  end

  def button_up(id)
    # カーソルキーの左右で描画するモデルを変更
    if id == Gosu::KbRight
      @kind = (@kind + 1) % @gl_objs.size
    end
    if id == Gosu::KbLeft
      @kind = (@kind - 1 + @gl_objs.size) % @gl_objs.size
    end
  end
end

MyWindow.new.show