PLY - Wielokątny format pliku 3D
Czym jest plik PLY?
PLY, Polygon File Format, reprezentuje format pliku 3D, który przechowuje obiekty graficzne opisane jako zbiór wielokątów. Celem tego formatu pliku było ustanowienie prostego i łatwego typu pliku, który jest wystarczająco ogólny, aby był użyteczny dla szerokiej gamy modeli. Format pliku PLY jest dostępny w formacie ASCII, a także w formacie binarnym, co zapewnia kompaktowe przechowywanie oraz szybkie zapisywanie i ładowanie. Format pliku jest używany przez różne aplikacje obsługujące odczyt plików 3D.
Obiekty w formacie PLY są opisywane przez zbiór wierzchołków, ścian i innych elementów wraz z właściwościami, takimi jak kolor i kierunek normalny, które można dołączyć do tych elementów. Inne właściwości, które mogą być również przechowywane z obiektem, obejmują:
- Normalne powierzchniowe
- współrzędne tekstury
- przejrzystość
- Zakres pewności danych
- właściwości przedniej i tylnej części wielokąta
Obiekt reprezentowany przez format PLY może być wynikiem różnych źródeł, takich jak ręcznie zdigitalizowane obiekty, obiekty wielokątne z aplikacji do modelowania, dane o zasięgu, trójkąty z maszerujących sześcianów, dane terenu i modele radiosity.
Krótka historia
Format PLY został opracowany w latach 90-tych przez Grega Turka i innych pracowników laboratorium graficznego Stanforda i dlatego jest również znany jako Format Trójkąta Stanforda. Format pliku ma od tego czasu wersję 1.0 i nie wprowadzono żadnych dalszych modyfikacji.
Format pliku PLY
Prosty obiekt PLY składa się ze zbioru elementów do reprezentacji obiektu. Składa się z listy (x, y, z) trójek wierzchołków i listy ścian, które w rzeczywistości są indeksami na liście wierzchołków. Wierzchołki i ściany to dwa przykłady elementów, a większość pliku PLY składa się z tych dwóch elementów. Można również tworzyć nowe właściwości i dołączać je do elementów obiektu, ale należy je dodawać w taki sposób, aby stare programy nie ulegały awarii w przypadku napotkania tych nowych właściwości. Takie właściwości można również odrzucić, czytając aplikacje. Ponadto za pomocą tego elementu można tworzyć nowe elementy i definiować właściwości.
Struktura plików
Struktura plików w formacie PLY jest następująca:
| Pole |
|---|
| Nagłówek pliku |
| Lista wierzchołków |
| Lista twarzy |
| Lista innych elementów |
Przykładowa struktura
Użyjemy poniższego przykładu w naszej dalszej dyskusji na temat różnych części formatu pliku PLY.
ply
format ascii 1.0 { ascii/binary, format version number }
comment made by Greg Turk { comments keyword specified, like all lines }
comment this file is a cube
element vertex 8 { define "vertex" element, 8 of them in file }
property float x { vertex contains float "x" coordinate }
property float y { y coordinate is also a vertex property }
property float z { z coordinate, too }
element face 6 { there are 6 "face" elements in the file }
property list uchar int vertex_index { "vertex_indices" is a list of ints }
end_header { delimits the end of the header }
0 0 0 { start of vertex list }
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 { start of face list }
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
Nagłówek pliku
Nagłówek formatu pliku PLY składa się z tekstu ASCII zarówno dla formatu ASCII, jak i binarnego. Początek i koniec sekcji nagłówka jest identyfikowany przez słowa kluczowe warstwy i końca nagłówka. Na początku nagłówka znajduje się magiczne słowo ply, które służy do rozpoznawania formatu pliku PLY przez czytniki. Następny wiersz pokazuje numer wersji tego pliku. Komentarze w formacie pliku PLY zaczynają się od słowa kluczowego komentarza na początku każdego wiersza komentarza.
Słowo kluczowe elementu
Słowo kluczowe element mówi następnie, co znajduje się w pliku. Po nim następują właściwości dla tego konkretnego typu elementu, gdzie każda właściwość ma swój typ właściwości i kolejność określoną, jak pokazano poniżej:
element vertex 8 { define "vertex" element, 8 of them in file }
property float x { vertex contains float "x" coordinate }
property float y { y coordinate is also a vertex property }
property float z { z coordinate, too }
W tym konkretnym przykładzie określony element wierzchołka ma 3 właściwości typu float z określoną kolejnością.
Typy typów danych
Istnieją dwa typy typów danych, które może mieć właściwość.
Scalar: Skalarne typy danych są pokazane poniżej:
|#Nazwa|#Typ|#Liczba bajtów |znak|znak|1 |uchar|znak bez znaku|1 |krótka|krótka liczba całkowita|2 |krótka|krótka liczba całkowita bez znaku|2 |int|liczba całkowita|4 |uint|liczba całkowita bez znaku|4 |float|liczba zmiennoprzecinkowa pojedynczej precyzji|4 |podwójny|pływak o podwójnej precyzji|8
Lista: Istnieje specjalna forma definicji właściwości, która wykorzystuje typ danych listy. Przykładem tego jest powyższy plik kostki:
lista właściwości uchar int vertex_index
Oznacza to, że właściwość „vertex_index” zawiera najpierw znak bez znaku wskazujący, ile indeksów zawiera właściwość, a następnie listę zawierającą tyle liczb całkowitych. Każda liczba całkowita na tej liście o zmiennej długości jest indeksem wierzchołka.