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典型的 PLY 文件结构: 头部 顶点列表 面片列表 (其他元素列表) 头部是一系列以回车结尾的文本行,用来描述文件的剩余部分。头部包含一个对每个元素类型的描述,包括元素名(如“边” ) ,这个元素在工程里有多少,以及一 个与这个元素关联的不同属性的列表。头部还说明这个文件是二进制的或者是 ASCII 的。头部后面的是一个每个元素类型的元素列表,按照在头部中描述的顺序 出现。 下面是一个立方体的完整 ASCII 描述。相同工程的二进制版本头部的唯一不同是用词“binary_little_endian”或者 “binary_big_endian”替换词 “ascii”。大括号中的注释不是文件的一部分,它们是这个例子的注解。文件中的注释一般在 “comment”开始的关键词定义行里。 ply format ascii 1.0 ascii/二进制,格式版本数 comment made by anonymous 注释关键词说明,像其他行一样 comment this file is a cube element vertex 8 定义“vertex ”(顶点)元素,在文件中有 8 个 property float32 x 顶点包含浮点坐标 “x” property float32 y y 坐标同样是一个顶点属性 property float32 z z 也是坐标 element face 6 在文件里有 6 个“face” (面片) property list uint8 int32 vertex_index “vertex_indices”(顶点素引)是一列整数 end_header 划定头部结尾 0 0 0 顶点列表的开始 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 4 0 1 2 3 面片列表开始 4 7 6 5 4 4 0 4 5 1 4 1 5 6 2 4 2 6 7 3 4 3 7 4 0 这个例子说明头部的基本组成。头部的每个部分都是以一个关键词开头以回车结尾的ASCII 串。即使是头部的开始和结尾(“ply”和 “end_header”)也是以这种形式。因为字符“ply”是文件的魔法数字,必须是文件的头四个字符。跟在文件头部开头之后的是关键词 “format”和一个特定的 ASCII 或者二进制的格式,接下来是一个版本号。再下面是多边形文件中每个元素的描述,在每个元素里还有多属性的说明。一 般元素以下面的格式描述: element property property property . 属性罗列在“element” (元素)行后面定义,既包含属性的数据类型也包含属性在每个元素中出现的次序。一个属性可以有三种数据类型:标量,字符串和列表。属性可能具有的标量数据类型列表如下: 名称 类型 字节数 - int8 字符 1 uint8 非负字符 1 int16 短整型 2 uint16 非负短整型 2 int32 整型 4 uint32 非负整型 4 float32 单精度浮点数 4 float64 双精度浮点数 8 这些字节计数很重要,而且在实现过程中不能修改以使这些文件可移植。使用列表数据类型的属性定义有一种特殊的格式: property list 这种格式的一类例子是上面的立方体文件中的: property list uint8 int32 vertex_index 这表示属性“vertex_index”首先包含一个非负字符报苏在属性里包含多少索引,接下来是一个列表包含许多整数。在这个边长列表里的每个整数都是一个顶点的索引。 另外一个例子 - 另外一个立方体定义: ply format ascii 1.0 comment author: anonymous comment object: another cube element vertex 8 property float32 x property float32 y property float32 z property red uint8 顶点颜色开始 property green uint8 property blue uint8 element face 7 property list uint8 int32 vertex_index 每个面片的顶点个数 element edge 5 物体里有 5 条边 property int32 vertex1 边的第一个顶点的索引 property int32 vertex2 第二个顶点的索引 property uint8 red 边颜色开始 property uint8 green property uint8 blue end_header 0 0 0 255 0 0 顶点列表开始 0 0 1 255 0 0 0 1 1 255 0 0 0 1 0 255 0 0 1 0 0 0 0 255 1 0 1 0 0 255 1 1 1 0 0 255 1 1 0 0 0 255 3 0 1 2 面片列表开始,从一个三角形开始 3 0 2 3 另一个三角形 4 7 6 5 4 现在是一些四边形 4 0 4 5 1 4 1 5 6 2 4 2 6 7 3 4 3 7 4 0 0 1 255 255 255 边列表开始,从白边开始 1 2 255 255 255 2 3 255 255 255 3 0 255 255 255 2 0 0 0 0 以一个黑线结束 这个文件为每个顶点指定一个红、绿、蓝值。为了说明变长 vertex_index(顶点索引)的能力,物体的头两个面片是两个三角形而不是一个四边形。这 意味着物体的面片数是 7。这个物体还包括一个边列表。每条边包括两个指向说明边的顶点的指针。每条边也有一种颜色。上面定义的五条边指定了颜色,使文件里 的两个三角形高亮。前四条边白色,它们包围两个三角形。最后一条边是黑的,他是分割三角形的边。 用户定义元素 - 上面的例子显示了顶点、面片和边三种元素的用法。PLY 格式同样允许用户定义它们自己的元素。定义新元素的格式于顶点、面片和边相同。这是头部定义材料属性的部分: element material 6 property ambient_red uint8 环绕颜色 property ambient_green uint8 property ambient_blue uint8 property ambient_coeff float32 property diffuse_red uint8 扩散(diffuse)颜色 property diffuse_green uint8 property diffuse_blue uint8 property diffuse_coeff float32 property specular_red uint8 镜面(specular)颜色 property specular_green uint8 property specular_blue uint8 property specular_coeff float32 property specular_power float32 Phong 指数 这些行应该在头部顶点、面片和边的说明后直接出现。如果我们希望每个顶点有一个材质说明,我们可以将这行加在顶点属性末尾: property material_index int32 这个整数现在是一个到文件内包含的材质列表的索引。这可能诱使一个新应用的作者编制一些信的元素保存在 PLY 文件中。这个练习应该保持在最小。试着将普通元素(顶点、面片、边、材质)改编用于新用途更好,使得其他能够读懂这些元素的程序在操作这些改编过的元素时 更有用。比如,一个将分子描述成球体和圆柱体集合的应用。这将需要在包含分子的 PLY 文件里定义球体和圆柱体元素。然而,如果我们为了这个目的使用顶点和边元素(为每个添加半径属性) ,我们可以利用操作和显示顶点和边的程序。无疑不应该为 三角形和四边形创建特殊元素,而应该使用面片元素。Ply 文件格式是 Stanford 大学开发的一套三维 mesh 模型数据格式,图形学领域内很多著名的模型数据,比如 Stanford 的三维扫描数据库(其中包括很多文章中会见到的 Happy Buddha、Dragon、Bunny 兔子) ,Geogia Tech 的大型几何模型库,北卡(UNC)的电厂模型等,最初的模型都是基于这个格式的。 PLY 多边形文件格式的开发目标是建立一套针对多边形模型的,结构简单但是能够满足大多数图形应用需要的模型格式,而且它允许以 ASCII 码格式或二进制形式存储文件。PLY的开发者希望,这样一套既简单又灵活的文件格式,能够帮助开发人员避免重复开发文件格式的问题。然而由于各种各样的原因,在工业领域内,新的文件格式仍然在不断的出现,但是在图形学的研究领域中,PLY 还是种常用且重要的文件格式。 PLY 作为一种多边形模型数据格式,不同于三维引擎中常用的场景图文件格式和脚本文件,每个 PLY 文件只用于描述一个多边形模型对象(Object) ,该模型对象可以通过诸如顶点、面等数据进行描述,每一类这样的数据被称作一种元素(Element) 。相比于现代的三维引擎中所用到的各种复杂格式,PLY 实在是种简单的不能再简单的文件格式,但是如果仔细研究就会发现,就像设计者所说的,这对于绝大多数的图形应用来说已经是足够用了。 PLY 的文件结构同样很简单:文件头加上元素数据列表。其中文件头中以行为单位描述文件类型、格式与版本、元素类型、元素的属性等,然后就根据在文件头中所列出元素类型的顺序及其属性,依次记录各个元素的属性数据。
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