.PLY文件格式剖析(一)

典型的   PLY   文件結構：

頭部
頂點列表
面片列表
（其他元素列表）

頭部是一系列以回車結尾的文本行，用來描述文件的剩餘部分。頭部包含一個對每個元素類型的描述，包括元素名（如“邊”），這個元素在工程裏有多少，以及一個與這個元素關聯的不同屬性的列表。頭部還說明這個文件是二進制的或者是ASCII的。頭部後面的是一個每個元素類型的元素列表，按照在頭部中描述的順序出現。

下面是一個立方體的完整ASCII描述。相同工程的二進制版本頭部的唯一不同是用詞“binary_little_endian”或者   “binary_big_endian”替換詞“ascii”。大括號中的註釋不是文件的一部分，它們是這個例子的註解。文件中的註釋一般在   “comment”開始的關鍵詞定義行裏。

ply
format   ascii   1.0   {   ascii/二進制，格式版本數   }
comment   made   by   anonymous   {   註釋關鍵詞說明，像其他行一樣   }
comment   this   file   is   a   cube
element   vertex   8   {   定義“vertex”（頂點）元素，在文件中有8個   }
property   float32   x   {   頂點包含浮點座標“x”}
property   float32   y   {   y   座標同樣是一個頂點屬性   }
property   float32   z   {   z   也是座標   }
element   face   6   {   在文件裏有6個“face”（面片）   }
property   list   uint8   int32   vertex_index   {   “vertex_indices”（頂點素引）是一列整數   }
end_header   {   劃定頭部結尾   }
0   0   0   {   頂點列表的開始   }
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   {   面片列表開始   }
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

這個例子說明頭部的基本組成。頭部的每個部分都是以一個關鍵詞開頭以回車結尾的ASCII串。即使是頭部的開始和結尾（“ply”和“end_header”）也是以這種形式。因爲字符“ply”是文件的魔法數字，必須是文件的頭四個字符。跟在文件頭部開頭之後的是關鍵詞“format”和一個特定的ASCII或者二進制的格式，接下來是一個版本號。再下面是多邊形文件中每個元素的描述，在每個元素裏還有多屬性的說明。一般元素以下面的格式描述：

element   <元素名>   <在文件中的個數>
property   <數據類型>   <屬性名-1>
property   <數據類型>   <屬性名-2>
property   <數據類型>   <屬性名-3>
...

屬性羅列在“element”（元素）行後面定義，既包含屬性的數據類型也包含屬性在每個元素中出現的次序。一個屬性可以有三種數據類型：標量，字符串和列表。屬性可能具有的標量數據類型列表如下：

名稱   類型   字節數
-------------------------------
int8   字符   1
uint8   非負字符   1
int16   短整型   2
uint16   非負短整型   2
int32   整型   4
uint32   非負整型   4
float32   單精度浮點數   4
float64   雙精度浮點數   8

這些字節計數很重要，而且在實現過程中不能修改以使這些文件可移植。使用列表數據類型的屬性定義有一種特殊的格式：

property   list   <數值類型>   <數值類型>   <屬性名>

這種格式的一類例子是上面的立方體文件中的：

property   list   uint8   int32   vertex_index

這表示屬性“vertex_index”首先包含一個非負字符報蘇在屬性裏包含多少索引，接下來是一個列表包含許多整數。在這個邊長列表裏的每個整數都是一個頂點的索引。

另外一個例子
------------

另外一個立方體定義：

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   {   頂點顏色開始   }
property   green   uint8
property   blue   uint8
element   face   7
property   list   uint8   int32   vertex_index   {   每個面片的頂點個數   }
element   edge   5   {   物體裏有5條邊   }
property   int32   vertex1   {   邊的第一個頂點的索引   }
property   int32   vertex2   {   第二個頂點的索引   }
property   uint8   red   {   邊顏色開始   }
property   uint8   green
property   uint8   blue
end_header
0   0   0   255   0   0   {   頂點列表開始   }
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   {   面片列表開始，從一個三角形開始   }
3   0   2   3   {   另一個三角形   }
4   7   6   5   4   {   現在是一些四邊形   }
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   {   邊列表開始，從白邊開始   }
1   2   255   255   255
2   3   255   255   255
3   0   255   255   255
2   0   0   0   0   {   以一個黑線結束   }

這個文件爲每個頂點指定一個紅、綠、藍值。爲了說明變長vertex_index（頂點索引）的能力，物體的頭兩個面片是兩個三角形而不是一個四邊形。這意味着物體的面片數是7。這個物體還包括一個邊列表。每條邊包括兩個指向說明邊的頂點的指針。每條邊也有一種顏色。上面定義的五條邊指定了顏色，使文件裏的兩個三角形高亮。前四條邊白色，它們包圍兩個三角形。最後一條邊是黑的，他是分割三角形的邊。

用戶定義元素
------------

上面的例子顯示了頂點、面片和邊三種元素的用法。PLY   格式同樣允許用戶定義它們自己的元素。定義新元素的格式於頂點、面片和邊相同。這是頭部定義材料屬性的部分：

element   material   6
property   ambient_red   uint8   {   環繞顏色   }
property   ambient_green   uint8
property   ambient_blue   uint8
property   ambient_coeff   float32
property   diffuse_red   uint8   {   擴散（diffuse）顏色   }
property   diffuse_green   uint8
property   diffuse_blue   uint8
property   diffuse_coeff   float32
property   specular_red   uint8   {   鏡面（specular）顏色   }
property   specular_green   uint8
property   specular_blue   uint8
property   specular_coeff   float32
property   specular_power   float32   {   Phong   指數   }

這些行應該在頭部頂點、面片和邊的說明後直接出現。如果我們希望每個頂點有一個材質說明，我們可以將這行加在頂點屬性末尾：

property   material_index   int32

這個整數現在是一個到文件內包含的材質列表的索引。這可能誘使一個新應用的作者編制一些信的元素保存在   PLY   文件中。這個練習應該保持在最小。試着將普通元素（頂點、面片、邊、材質）改編用於新用途更好，使得其他能夠讀懂這些元素的程序在操作這些改編過的元素時更有用。比如，一個將分子描述成球體和圓柱體集合的應用。這將需要在包含分子的   PLY   文件裏定義球體和圓柱體元素。然而，如果我們爲了這個目的使用頂點和邊元素（爲每個添加半徑屬性），我們可以利用操作和顯示頂點和邊的程序。無疑不應該爲三角形和四邊形創建特殊元素，而應該使用面片元素。