PLY是一种电脑档案格式,全名为多边形档案(Polygon File Format)史丹佛三角形档案(Stanford Triangle Format)

史丹佛大学的 The Digital Michelangelo Project计划采用PLY格式储存极高分辨率之米开朗基罗的作品"大卫"雕塑。

该格式主要用以储存立体扫描结果的三维数值,透过多边形片面的集合描述三维物体,与其他格式相较之下这是较为简单的方法。它可以储存的资讯包含颜色、透明度、表面法向量、材质座标与资料可信度,并能对多边形的正反两面设定不同的属性。

在档案内容的储存上PLY有两种版本,分别是纯文字(ASCII)版本与二元码(binary)版本,其差异在储存时是否以ASCII编码表示元素资讯。

档案格式

(本文并未提供完整的格式描述,以下仅介绍PLY的基本概念与格式)

每个PLY档都包含档头(header),用以设定网格模型的“元素”与“属性”,以及在档头下方接着一连串的元素“数值资料”。一般而言,网格模型的“元素”就是顶点(vertices)、面(faces),另外还可能包含有边(edges)、深度图样本(samples of range maps)与三角带(triangle strips)等元素。无论是纯文字与二元码的PLY档,档头资讯都是以ASCII编码编写,接续其后的数值资料才有编码之分。PLY档案以此行:

 ply

开头作为PLY格式的识别。接着第二行是版本资讯,目前有三种写法:

 format ascii 1.0 format binary_little_endian 1.0 format binary_big_endian 1.0

其中ascii, binary_little_endian, binary_big_endian是档案储存的编码方式,而1.0是遵循的标准版本(现阶段仅有PLY 1.0版)。在档头中可使用'comment'作为一行的开头以编写注解,例如:

 comment This is a comment!

描述元素及属性,必须使用'element'及'property'的关键字,一般的格式为element下方接着属性列表,例如:

 element <element name> <number in file> property <data_type> <property name 1> property <data_type> <property name 2> property <data_type> <property name 3>

'property'不仅定义了资料的型态,其出现顺序亦定义了资料的顺序。内定的资料形态有两种写法:一种是char uchar short ushort int uint float double,另外一种是具有位元长度的int8 uint8 int16 uint16 int32 uint32 float32 float64。例如,描述一个包含12个顶点的物体,每个顶点使用3个单精度浮点数 (x,y,z)代表点的座标,使用3个unsigned char代表顶点颜色,颜色顺序为 (B, G, R),则档头的写法为:

 element vertex 12 property float x property float y property float z property uchar blue property uchar green property uchar red

其中vertex是内定的元素类型,接续的6行property描述构成vertex元素的数值字段顺序代表的意义,及其资料形态。

另一个常使用的元素是。由于一个面是由3个以上的顶点所组成,因此使用一个“顶点列表”即可描述一个面, PLY格式使用一个特殊关键字'property list'定义之。例如,一个具有10个面的物体,其PLY档头可能包含:

 element face 10 property list uchar int vertex_indices

'property list'表示该元素face的特性是由一行的顶点列表来描述。列表开头以uchar型态的数值表示列表的项目数,后面接着资料型态为int的顶点索引值(vertex_indices),顶点索引值从0开始。

最后,标头必须以此行结尾:

 end_header

档头后接着的是元素资料(端点座标、拓朴连结等)。在ASCII格式中各个端点与面的资讯都是以独立的一行描述,而二元编码格式则连续储存这些资料,载入时须以'element'定义的元素数目以及'property'中设定的资料形态计算各笔字段的长度。

范例

一个典型的PLY档案结构分成三部分:

 檔頭 (從ply開始到end_header) 頂點元素列表 面元素列表

其中的顶点元素列表一般以x y z方式排列,形态如档头所定义;而面元素列表是以下列格式表示。

 <組成面的端點數N> <端點#1的索引> <端點#2的索引> ... <端點#N的索引>

例如画出一个有4个顶点,4个面的四面体,档案内容为:

 ply format ascii 1.0 comment這是一個正四面體 element vertex 4 property float x property float y property float z element face 4 property list uchar int vertex_index end_header 0 3 0 2.449 -1.0 -1.414 0 -1 2.828 -2.449 -1.0 -1.414 3 0 1 3 3 0 2 1 3 0 3 2 3 1 2 3

其中1~10行是档头, 11~14行是顶点元素列表, 15~18行则是面元素列表

历史

PLY格式发展于90年代中期,在史丹佛大学图学实验室的Marc Levoy教授指导下,由Greg Turk英语Greg Turk及其他成员开发出来。PLY格式受Wavefront .obj格式的启发,但改进了Obj格式所缺少的对任意属性及群组的扩充性。因此PLY格式发明了"property"及"element"这两个关键词,来概括“顶点、面、相关资讯、群组”的概念。

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