gltfクレートによる3Dモデルの読み込み（とバグ取り） < rusterizer-from-dots

https://gyazo.com/1eade565fe9711c8a798502f244ea151

ようやく光の表現とか影の表現がやりやすい環境が整いつつある！

Phongシェーダーに行きたい

でも、その前に今の造形でそれをやろうとするのはめちゃ大変なのでちょっと考えたい。

fbxってよく聞くし、fbxを読むことを考えようかな

目次

Rustとfbx

---> fbx読むの大変そう

gltfによる3Dモデルの読み込み

簡単に読めるなら組んでみようかな

フォーマット自体はプロプライエタリ（非公開仕様）で、Autodesk が提供する FBX SDK を使って読み書きするのが正式な手段とされています。

code:txt

NodeType: プロパティリスト {

子ノード1 : プロパティ… { … }

子ノード2 : プロパティ… { … }

…

}

う～～ん、こりゃ複雑かもな

仕様書を読み解いてやるのも大事だろうけど、今回はスキップ　また今度やるね

というわけでライブラリに頼りたい

code:rs

use fbxcel_dom::FbxDom; // ---> ?

use anyhow::Result;

use std::fs::File;

fn main() -> Result<()> {

let file = File::open("model.fbx")?;

let dom = FbxDom::from_reader(file)?;

// Geometryノードを探索

for geom in dom.objects().iter().filter(|o| o.class() == "Geometry") {

if let Some(data) = geom.properties().get("Vertices") {

println!("Vertices: {:?}", data);

}

if let Some(data) = geom.properties().get("PolygonVertexIndex") {

println!("Indices: {:?}", data);

}

}

Ok(())

}

読み込んだfbxをvaoに収めよう

fbx

code:cmd

cargo add fbxcel fbxcel-dom

code:rs

fn load_vao(path:&Path) -> Result<VertexArrayObject<texture_pipeline::Attribute>> {

let file = File::open(path)?;

let reader = std::io::BufReader::new(file);

match AnyDocument::from_seekable_reader(reader).expect("Failed to load document") {

AnyDocument::V7400(fbx_ver, doc) => {

todo!()

}

_ => panic!("Got FBX document of unsupported version.")

};

Ok(())

}

...どうやってやればいいんだ？

なんかドキュメントも整備されてないし...うん！？未完成！？

2025-10-14

glTF: The JPEG of 3D

今Worldフォルダにいろいろありすぎて。。。

code:powershell

PS ...> tree /f ./renderer_core/src/world

actor.rs

camera.rs

mesh.rs

mesh_renderer.rs

plane.rs

tetrahedron.rs

textured_mesh_renderer.rs

transform.rs

world.rs

リファクタリング

/componentと/actorにわけていくよ

/meshにはmesh.rs（今のVertexArrayObjectが入ってるやつ）を入れるよ

名前はvaoにする

code:mesh.rs

mod vao;

pub use vao::VertexArrayObject;

動作確認◎

まずgltfの基本的な使い方とテスト

今回はMeshのデータを読みたいので、Meshのドキュメントを漁ってExampleを見てみよう。

こうかな いったんテストしてみよう。

code:mesh/mesh_loader.rs

use std::path::Path;

use gltf::Gltf;

use crate::{mesh::VertexArrayObject, shader::texture_pipeline, util::Throwable};

fn load_vao(path:&Path)

-> Throwable<()> {

//-> Throwable<VertexArrayObject<texture_pipeline::Attribute>> {

let model = Gltf::open(path)?;

for mesh in model.meshes() {

for primitive in mesh.primitives() {

for (semantic, _) in primitive.attributes() {

println!("-- {semantic:?}");

}

}

}

Ok(())

}

カラー属性つけたいな

カラー属性どうやっていじるんや

https://youtu.be/hqBJtM8y064?si=Uud5Vk8dxWFz1OtY

https://gyazo.com/d162cbb503089d4f2f00a5b040d29164

まず、既存のtetrahedronのデモと、mesh_loadのデモをsrc/binに写しておく

まっさらになったmainのコードにglTFのロードのコードを組みこんでいく！

code:main.rs

use std::path::Path;

use renderer_core::mesh::mesh_loader::load_vao;

use renderer_core::world::camera::Camera;

use renderer_core::canvas::Canvas;

use renderer_core::util::Throwable;

fn main() -> Throwable<()> {

let w: usize = 640;

let h: usize = 480;

let aspect = (h as f64) / (w as f64);

let mut _canvas = Canvas::new(w, h)?;

let mut _camera = Camera::new(aspect);

load_vao(&Path::new("./resource/test_model.glb"))?;

Ok(())

}

code:stdout

-- Positions

-- Normals

-- Colors(0)

-- TexCoords(0)

あぁ、0番目の色指定ってことか

まぁともかく、Colorsから始まるものを取り出せばいいのかな

いや、そんな安全じゃないことやる必要あるか

Exampleを続けて読むと、readerがあった！

code:rs

let (model, buffers, _) = gltf::import(path)?;

:

if let Some(iter) = reader.read_positions() {

println!("vertex position");

for vertex_position in iter.take(5) {

println!("{vertex_position:?}");

}

}

code:stdout

vertex position

vertex color

vertex index

1

50

55

1

55

7

5

53

59

5

code:rs

let positions =

reader.read_positions().expect("The model data doesn't have position data.")

.collect::<Vec<_>>();

let colors =

reader.read_colors(0).expect("The model data doesn't have color data.")

.into_rgb_f32()

.collect::<Vec<_>>();

単純なforで書く場合にはindexで3ずつ送りにするほかはないのかな

なるほど

2025-10-15

code:rs

let idcs =

reader.read_indices()

.expect("The model data doesn't have indices data.")

.into_u32()

.collect::<Vec<_>>()

.chunks_exact(3)

上手く書けば関数型言語っぽくきれいにまとまるもんだね

code:rs

let points =

reader.read_positions().expect("The model data doesn't have position data.")

.map(|p| Vec4Model(p))

.collect::<Vec<_>>();

let colors =

reader.read_colors(0).expect("The model data doesn't have color data.")

.into_rgb_f32()

.collect::<Vec<_>>();

assert_eq!(points.len(), colors.len());

let attribute =

points.into_iter()

.zip(colors)

.map(|(point, color)| color_pipeline::Attribute{ point, color })

.collect::<Vec<_>>();

let idx =

reader.read_indices()

.expect("The model data doesn't have color data.")

.into_u32()

.map(|u| u as usize)

.collect::<Vec<_>>()

.chunks_exact(3)

.collect::<Vec<_>>();

vao_seq.push(VAOColor { attribute, idx });

というわけで、VAOだけ受け取ってあとは何もしない新しいActorとしてGltfTestActorを作って...

mainのコードをこうする！

code:rs

fn main() -> Throwable<()> {

let w: usize = 640;

let h: usize = 480;

let aspect = (h as f64) / (w as f64);

let mut canvas = Canvas::new(w, h)?;

let mut camera = Camera::new(aspect);

let mut world = World::<GltfTestActor>::new();

let vao_seq = load_vao(&Path::new("./resource/test_model.glb"))?;

vao_seq.into_iter()

.map(|vao| GltfTestActor::new(vao))

.for_each(|actor| world.spawn(actor));

while canvas.update()? {

let t = canvas.passed_time();

let theta = 2.*PI/5. * t;

let r = 3.;

camera.position = Vec4::newpoint(r* f64::cos(theta), r*f64::sin(theta), 1.);

camera.look = -camera.position.normalized3d();

camera.up = Vec4::newvec(0., 0., 1.);

world.update(canvas.deltatime());

world.draw(&camera, &mut canvas);

}

Ok(())

}

https://gyazo.com/404ebfc40e264c32c3a10bb11f8fee13

おおっ...！ちゃんと読み取れてる！！

1. なんか妙に穴が空いているように見える。

ポリゴンとポリゴンの合間も塗るようにしたい

一回確認してみるか

2. cullingをonにすると正しく描画されなくなる

モデル側の問題か？

全部のポリゴンに対して面積を表示させる...？

一番目、二番目、三番目のそれぞれのポリゴンに着色するのもありかも。

というか、tetrahedronのデモでも表示が変になるならそれはプログラムが変ってことだ

それともrendererの問題か？

https://gyazo.com/1f5ab652a2125ab8f3674d3b401d6d9c

2025-10-16

1. なんか妙に穴が空いているように見える。

不等号の取り扱いに関する問題かと思ったがどうやら違うらしい

code:component/mesh_renderer.rs

let u_intv = ClosedInterval::between(0., 1.);

if !w.iter().all(|e| u_intv.includes(*e)) { continue; }

code:util/interval.rs

pub fn includes(&self, x:T) -> bool {

self.min <= x && x <= self.max

}

浮動小数点に関する誤差の話かと思い1e-6だけ広げてみたけどこれまたうーんって感じ。

これなんで三角対角線の部分はあんまり穴が空いてないんだ？

グリッドの四角辺の部分だけ穴が空いている...

アイデアがない...。

本来頂点としては共有してるはずなので、穴が空くハズはないんだけどな～～

https://gyazo.com/9e147e1b48df2ab66bca8009ea52c3e9

...穴がxy軸に平行に空いている？

これ、そもそも三角形を包むbounding boxを求める際の、x_segmentとかy_segmentとかの話ではなかろうか

いやでもrangeとかandとかor演算とかに誤りはないな...

code:mesh_renderer.rs

let bound_x = ClosedInterval::between(0,(canvas.width-1) as i32);

let bound_y = ClosedInterval::between(0,(canvas.height-1) as i32);

let bound_z = ClosedInterval::between(-1.,1.);

let x_segment = ClosedInterval::range(points.iter().map(|p| p.x() as i32));

let y_segment = ClosedInterval::range(points.iter().map(|p| p.y() as i32));

let z_segment = ClosedInterval::range(points.iter().map(|p| p.z()));

let x_segment = x_segment.and(&bound_x);

let y_segment = y_segment.and(&bound_y);

let z_segment = z_segment.and(&bound_z);

(x_segment, y_segment, z_segment)

}

待てよ？これIteratorとして実装していたよね？

もしかして、ClosedIntervalにもかかわらずendが含まれてないように実装したんじゃないか？

code:rs

impl Iterator for ClosedIntervalIter {

type Item = i32;

fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {

let current = self.current;

self.current = current + 1;

if self.end > current {

Some(current)

} else {

None

}

}

}

...あのさぁ....

code:rs

if self.end > current {

code:rs

if self.end >= current {

はい。

よっしゃ動いたぞ動いた動いた

滑らかですね

https://gyazo.com/958fdc728cb925fcceb6101294afb79c

2. cullingをonにすると正しく描画されなくなる

code:mesh_renderer.rs

// y基準でソート

let (x_segment, y_segment, z_segment) = calc_bounding_box(canvas, &points);

if z_segment.is_empty() { return; }

// Barycentric座標

// culling

if self.culling && area_abc < 0. { return; }

cullingが関わってくるのはこの部分だけ...。

符号付和が上手く計算できていなさそうだなぁ

ほとんどの場合においてみんな裏側になっているらしい、なんでだろうね

というわけで、少しばかし道具立てしてきて、符号付和の計算が毎フレーム何回行われるかを集積するようにしてみた。

Rustでのシングルトンなので、マルチスレッドから触られると困るので、毎回lock, unwrapする必要はある。

まぁでもデバッグ用なのでとりあえずはヨシかな。

これでどれぐらいのポリゴンが毎フレーム表を向いていると判定されているかを測れる。

code:mesh_renderer.rs

// culling

TRIANGLE_COUNTER.lock().unwrap().count(area_abc >= 0.);

if self.culling && area_abc < 0. { return; }

if area_abc.abs() < 1e-6 { return; }

let inv_abc = 1./area_abc;

code:.rs

while canvas.update()? {

:

{

let mut logger_on_loop = LOGGER_ON_LOOP.lock().unwrap();

let mut triangle_counter = TRIANGLE_COUNTER.lock().unwrap();

logger_on_loop.println(&triangle_counter.describe())?;

logger_on_loop.flush()?;

triangle_counter.reset();

}

}

するとこうなった。

culling off

code:rs

TRIANGLE_COUNTER: 600 / 1152

おおよそ600あたりを前後する。

ふむ、どうやら表裏の判定はできているようだ

culling on

code:rs

TRIANGLE_COUNTER: 1 / 1

TRIANGLE_COUNTER: 3 / 3

TRIANGLE_COUNTER: 5 / 5

:

...だいぶ奇々怪々な動きしてますね...

つまり本来描画されるべきだったポリゴンすらこの前のコードの段階で削られていることがわかる

z_segmentがemptyになっていることが原因かと見たが、どうにもそうではないらしい。

varyingやpolygonsが問題ではないっぽいことはわかった

どちらも元の数通り1152個のポリゴンを列挙すること自体はできていた。。

...じゃあどこで実行回数が減ってるんだ！？

code:rs

TRIANGLE_COUNTER.lock().unwrap().count( area_abc >= 0.);

if self.culling && area_abc < 0. { return; }

if area_abc.abs() < 1e-6 { return; }

let inv_abc = 1./area_abc;

ん...？？？

code:rs

if self.culling && area_abc < 0. { **return;** }

if area_abc.abs() < 1e-6 { **return;** }

んんんんんんん？？？？？？？？

return;で帰っちゃループが終わっちゃうじゃんかよ！！！

cullingできた... でき.......あれ...？

https://gyazo.com/7ac3f65e5dd9c984e9408317c5d60c32

なんか....逆じゃないか？

code:rs

if self.culling && area_abc > 0. { continue; }

https://gyazo.com/d29bab014c7244f1d1515d5cfadaba56

うーーーん....？areaの計算が間違えている？

頂点が反時計回りだと正なんだっけ？

じゃああってるな....

右手系 (Right-handed)

上方向 (Up): +Y

前方向 (Forward): -Z

右手系 (Right-handed)

上方向 (Up): +Z

前方向 (Forward): -Y

→ つまり、Blender内で「前を向くオブジェクト」は -Y 方向を向いています。

添え字を入れ替えるか

code:mesh/mesh_loader.rs

let points =

reader.read_positions().expect("The model data doesn't have position data.")

.map(|p| Vec4Model(p))

.collect::<Vec<_>>();

code:rs

if self.culling && area_abc < 0. { continue; }

https://gyazo.com/1eade565fe9711c8a798502f244ea151

き......きたぁぁぁぁあぁぁぁぁあぁぁぁああああ！！！！！！！！！！！！！！！！！

PLYファイルをOBJ形式に変換したい....できるのか？

For converting PLY to OBJ/3DS formats, there used to be a free demo version of Deep Exploration, available here, but we hear it is no longer available.

ほう、一応アクセスしてみるか

...オンラインカジノの紹介サイトになっとるやないかい！！！！

フロリダのカジノがどうたらとか言うとる、怖いねえ

Bruce Merry of South Africa has written a script to import PLY files to Blender. Click here to download it.

うーんこれもリンク切れか....

公式に用意された手段では読み込むことは難しそう、かな？

あ、今のBlenderはplyファイルを読めるっぽいな？

http通信経由でDLしないといけない関係上、いったんブロックされてしまうが...

あぁ、本当に点群のデータだこれ...

思ったよりダウンロードが難しいな...？