ply文件加載

 

Ply文件格式是Stanford大學開發的一套三維mesh模型數據格式，圖形學領域內很多著名的模型數據，比如Stanford的三維掃描數據庫[1]（其中包括很多文章中會見到的Happy Buddha、Dragon、Bunny兔子），Geogia Tech的大型幾何模型庫[3]，北卡（UNC）的電廠模型[4]等，最初的模型都是基於這個格式的。

PLY多邊形文件格式的開發目標是建立一套針對多邊形模型的，結構簡單但是能夠滿足大多數圖形應用需要的模型格式，而且它允許以ASCII碼格式或二進制形式存儲文件。PLY的開發者希望，這樣一套既簡單又靈活的文件格式，能夠幫助開發人員避免重複開發文件格式的問題。然而由於各種各樣的原因，在工業領域內，新的文件格式仍然在不斷的出現，但是在圖形學的研究領域中，PLY還是種常用且重要的文件格式。

PLY作爲一種多邊形模型數據格式，不同於三維引擎中常用的場景圖文件格式和腳本文件，每個PLY文件只用於描述一個多邊形模型對象（Object），該模型對象可以通過諸如頂點、面等數據進行描述，每一類這樣的數據被稱作一種元素（Element）。相比於現代的三維引擎中所用到的各種複雜格式，PLY實在是種簡單的不能再簡單的文件格式，但是如果仔細研究就會發現，就像設計者所說的，這對於絕大多數的圖形應用來說已經是足夠用了。

PLY的文件結構同樣很簡單：文件頭加上元素數據列表。其中文件頭中以行爲單位描述文件類型、格式與版本、元素類型、元素的屬性等，然後就根據在文件頭中所列出元素類型的順序及其屬性，依次記錄各個元素的屬性數據。

下面這個例子是一個典型的ASCII格式的PLY文件，其所描述的是一個立方體。

ply

format ascii 1.0             { 文件類型：ascii或binary，版本號 }

comment made by anonymous    { 註釋行 }

comment this file is a cube  { 註釋行 }

element vertex 8             { 定義“頂點”元素，其數量爲8個 }

property float32 x           { 頂點的x屬性，數據類型爲float32 }

property float32 y           { 頂點的x屬性，數據類型爲float32 }

property float32 z           { 頂點的x屬性，數據類型爲float32 }

element face 6               { 定義“面”元素，其數量爲6個 }

property list uint8 int32 vertex_index { 面的頂點索引屬性，類型爲uint8的列表 }

end_header                   { 文件頭結束標誌 }

0 0 0                        { 頂點元素列表 }

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                    { 面元素列表 }

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

從這個文件的文件頭可以看到，文件定義的對象由8個頂點元素和6個多邊形面元素組成，其中頂點元素包括x、y、z三個屬性，其在文件中均爲32位浮點類型，而多邊形面元素則只包括一個頂點索引列表的屬性，作爲一個列表屬性，它包括兩部分，即列表元素的數量（uint8類型）及各個列表元素（int32類型），其中每個列表屬性的數據包括4個列表元素，分別表示每個多邊形面的4個頂點的索引。

PLY格式支持如下的數據類型。 

name        type        number of bytes

---------------------------------------

int8       character                       1

uint8      unsigned character        1

int16      short integer                 2

uint16     unsigned short integer  2

int32      integer                          4

uint32     unsigned integer           4

float32    single-precision float    4

float64    double-precision float  8

但是需要注意，由於PLY格式的開放性，有些PLY文件的解析程序不支持全部的數據類型，也有的PLY文件採用自定義的數據類型，這些都有可能導致文件解析過程的失敗。（我在一次將PLY文件加載到Ogre應用的時候，出於測試的目的手動寫了一個PLY文件，加載總是失敗，反覆查找才發現原來是文件中寫的頂點格式爲uint32，加載程序根本不支持。）

對於元素的屬性定義方式，PLY允許單一屬性定義：

property <data-type> <property-name-1>

以及列表屬性方式：

property list <numerical-type> <numerical-type> <property-name>

其中第一個數據類型描述列表元素數量，第二個數據類型描述每個列表元素。

除了頂點和多邊形面兩種基本元素外，PLY文件格式允許使用自定義的元素和元素屬性，稱爲Other Element和Other Property。只要遵循文件格式中對元素及元素屬性的格式定義，就能夠被正常的解析，這也是PLY格式所具備的靈活性特色。

PLY文件格式的規範及其解析的源代碼都是開放的，可以從參考文獻中找到相關的下載。最著名的就是Greg Turk在1994年發佈的解析代碼，Turk似乎也是PLY格式的開發者之一，因爲我參考的“The PLY Polygon File Format”就是他寫的。我現在用的就是Turk的代碼，很方便也挺穩定的，有機會會把結構分析一下。

1．The Stanford 3D Scanning Repository

2．MAC+PC+UNIX PLY reading/writing

3. Large Geometry Models Archieve

4. Power Plant Model

5. The PLY Polygon File Format