Obj文件格式是一種簡單的單獨表示3D幾何圖元的文件格式——也就是,頂點的座標,每個頂點紋理的UV座標,頂點法向量,以及組成多邊形的面的頂點座標、以及紋理UV座標序列。
面的頂點默認爲逆時針順序,法向量不是必須的。
OBJ文件並非歸一化的,但是可以在註釋中加入縮放信息。
1. 文件格式(File Format)
以哈希字符(#)開始的一行表示註釋。
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一個obj格式的文件可能包含了
- 頂點數據,
- 自由形式的曲面/表面屬性,
- 繪製索引序列,
- 自由形式的曲面/表面內容聲明,
- 關聯自由形式的表面,
- 組
- 渲染屬性信息。
大多數常見的繪製索引表現爲幾何頂點,紋理座標,頂點法線以及多邊形的面
# List of geometric vertices, with (x,y,z[,w]) coordinates, w is optional and defaults to 1.0.
v 0.123 0.234 0.345 1.0
v ...
...
# List of texture coordinates, in (u, v [,w]) coordinates, these will vary between 0 and 1, w is optional and defaults to 0.
vt 0.500 1 [0]
vt ...
...
# List of vertex normals in (x,y,z) form; normals might not be unit vectors.
vn 0.707 0.000 0.707
vn ...
...
# Parameter space vertices in ( u [,v] [,w] ) form; free form geometry statement ( see below )
vp 0.310000 3.210000 2.100000
vp ...
...
# Polygonal face element (see below)
f 1 2 3
f 3/1 4/2 5/3
f 6/4/1 3/5/3 7/6/5
f 7//1 8//2 9//3
f ...
...
1.1 幾何頂點
一個頂點可以用字符v開頭的一行來表示。
- 接着後面跟上(x, y, z [w])的值來表示頂點座標。
- W是可選項,默認爲1.0。
- 一些應用支持頂點顏色,通過在x y z後面跟上red, green, blue值來表示。顏色值的範圍爲0到1.0。
1. 2 參數頂點空間
自由形式的幾何圖元聲明可以使用字符vp開頭的行來表示,用於定義一個曲面或者平面的參數空間中的頂點。
"u"只能在曲面頂點中使用,u和v用於表示non-rational剪裁曲面的點,而u,v以及w表示rational剪裁曲面的點。
1.3 表面單元
表面通過一個包含頂點,紋理以及法線索引的序列來表示。
類似四邊形這種多邊形可以通過多於三個包含頂點/紋理/法線索引來定義。
OBJ文件也支持自由形式的使用曲面和表現來定義對象的幾何圖元,例如NURBS表面。
頂點索引
一個合法的頂點索引符合上面定義的頂點序列格式。
如果一個索引是正值則表示相對於頂點序列從1開始的偏移。
如果一個索引是負的,表示從頂點序列結尾的偏移,從-1開始。
每個面都可以包含三個或者更多的頂點。
f v1 v2 v3
...
紋理座標索引
在描述一個平面的時候,紋理座標索引作爲可選項用於描述該頂點相關的紋理座標。
爲了描述紋理座標索引,必須在頂點座標索引之後緊密添加一根斜線(/),之後再緊密添加紋理座標索引。
在斜線的前後都不能有空格。
一個合法的紋理座標索引從1開始,並符合之前描述的格式。
每個面可以包含三個或者更多的單元。
f v1/vt1 v2/vt2 v3/vt3
...
頂點法線索引
法線索引用於描述頂點的法向量,在描述面的時候是可選項。
要添加頂點法線索引,必須在紋理索引之後添加第二根斜線(/),然後在之後添加法線索引。
斜線前後不能有空格。
合法的法線索引從1開始,並符合之前面描述的格式。每個面可以包含三個或者更多的單元。
f v1/vt1/vn1 v2/vt2/vn2 v3/vt3/vn3
...
頂點座標法線索引(不包含紋理索引)
可以在定義幾何圖元的時候忽略紋理座標索引,但是必須在頂點座標索引後加上兩根斜線(//),然後添加法線索引。
f v1//vn1 v2//vn2 v3//vn3
...
其他幾何格式
// Obj文件採用若干差值方法來支持高階表面,例如泰勒和B差值,儘管支持這些特性要使用一些非標準的第三方文件。
Obj文件不支持網格分級或者任何其他形式的動畫或形變,例如頂點蒙皮或紋理變形。
材質引用
描述多邊形的可見屬性存儲在外部的.mtl文件中。
OBJ文件可能會引用超過一個的.mtl文件。.mtl文件可能包含一個或者多個不同命名的材質定義。
mtllib [external .mtl file name]
...
通過繪製單元之後的這個標籤來指明使用的材質。
材質名稱必須和外部定義的.mtl文件名稱匹配。
usemtl [material name]
...
objects名稱和多邊形group標籤
o [object name]
...
g [group name]
...
- Group聲明用於組織模型的單元(element)以及簡化數據操作
- Object聲明用於標識在一個文件中的不同object單元
所有的group聲明都是基於狀態的。依舊是一旦聲明瞭group,將應用於所有之後的內容,直到下一個group 聲明。
通過Smoothing Group可以實現多邊形平滑渲染
單個obj文件中可以包含多個object標籤或group標籤。
其中,o標籤和g標籤僅僅是在組織上進行分組而存在的,例如一個o標籤下,可能包含多個g,或者一個g開頭的頂點數據集合之後包含多個g組織描述的三角面。
也有將usemtl標籤作爲網格分組的,原因是考慮了同一組網格使用了相同的紋理。但有個不方面的地方就是對於需要單個控制的地方,略顯不便。
例如一個o或者g標籤的數據集合表示人臉,之後眼睛,耳朵,鼻子等五官分作不同的g來組織,使用同一個紋理。
採用usemtl分組的話,如果想對眼睛,嘴巴,等進行單獨變換的時候很不方便。因此,本人還是採用g來進行網格劃分。
通常處理obj文件的時候,會拋棄頂點法線數據,而通過頂點信息來進行計算。有了以上的頂點座標、法線、紋理座標等信息,就可以進行3D模型文件的渲染了。
下面是一個簡單3D模型的光照效果DEMO代碼