.PLY文件格式剖析(一)

典型的   PLY   文件结构：

头部
顶点列表
面片列表
（其他元素列表）

头部是一系列以回车结尾的文本行，用来描述文件的剩余部分。头部包含一个对每个元素类型的描述，包括元素名（如“边”），这个元素在工程里有多少，以及一个与这个元素关联的不同属性的列表。头部还说明这个文件是二进制的或者是ASCII的。头部后面的是一个每个元素类型的元素列表，按照在头部中描述的顺序出现。

下面是一个立方体的完整ASCII描述。相同工程的二进制版本头部的唯一不同是用词“binary_little_endian”或者   “binary_big_endian”替换词“ascii”。大括号中的注释不是文件的一部分，它们是这个例子的注解。文件中的注释一般在   “comment”开始的关键词定义行里。

ply
format   ascii   1.0   {   ascii/二进制，格式版本数   }
comment   made   by   anonymous   {   注释关键词说明，像其他行一样   }
comment   this   file   is   a   cube
element   vertex   8   {   定义“vertex”（顶点）元素，在文件中有8个   }
property   float32   x   {   顶点包含浮点坐标“x”}
property   float32   y   {   y   坐标同样是一个顶点属性   }
property   float32   z   {   z   也是坐标   }
element   face   6   {   在文件里有6个“face”（面片）   }
property   list   uint8   int32   vertex_index   {   “vertex_indices”（顶点素引）是一列整数   }
end_header   {   划定头部结尾   }
0   0   0   {   顶点列表的开始   }
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   {   面片列表开始   }
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

这个例子说明头部的基本组成。头部的每个部分都是以一个关键词开头以回车结尾的ASCII串。即使是头部的开始和结尾（“ply”和“end_header”）也是以这种形式。因为字符“ply”是文件的魔法数字，必须是文件的头四个字符。跟在文件头部开头之后的是关键词“format”和一个特定的ASCII或者二进制的格式，接下来是一个版本号。再下面是多边形文件中每个元素的描述，在每个元素里还有多属性的说明。一般元素以下面的格式描述：

element   <元素名>   <在文件中的个数>
property   <数据类型>   <属性名-1>
property   <数据类型>   <属性名-2>
property   <数据类型>   <属性名-3>
...

属性罗列在“element”（元素）行后面定义，既包含属性的数据类型也包含属性在每个元素中出现的次序。一个属性可以有三种数据类型：标量，字符串和列表。属性可能具有的标量数据类型列表如下：

名称   类型   字节数
-------------------------------
int8   字符   1
uint8   非负字符   1
int16   短整型   2
uint16   非负短整型   2
int32   整型   4
uint32   非负整型   4
float32   单精度浮点数   4
float64   双精度浮点数   8

这些字节计数很重要，而且在实现过程中不能修改以使这些文件可移植。使用列表数据类型的属性定义有一种特殊的格式：

property   list   <数值类型>   <数值类型>   <属性名>

这种格式的一类例子是上面的立方体文件中的：

property   list   uint8   int32   vertex_index

这表示属性“vertex_index”首先包含一个非负字符报苏在属性里包含多少索引，接下来是一个列表包含许多整数。在这个边长列表里的每个整数都是一个顶点的索引。

另外一个例子
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另外一个立方体定义：

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   {   顶点颜色开始   }
property   green   uint8
property   blue   uint8
element   face   7
property   list   uint8   int32   vertex_index   {   每个面片的顶点个数   }
element   edge   5   {   物体里有5条边   }
property   int32   vertex1   {   边的第一个顶点的索引   }
property   int32   vertex2   {   第二个顶点的索引   }
property   uint8   red   {   边颜色开始   }
property   uint8   green
property   uint8   blue
end_header
0   0   0   255   0   0   {   顶点列表开始   }
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   {   面片列表开始，从一个三角形开始   }
3   0   2   3   {   另一个三角形   }
4   7   6   5   4   {   现在是一些四边形   }
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   {   边列表开始，从白边开始   }
1   2   255   255   255
2   3   255   255   255
3   0   255   255   255
2   0   0   0   0   {   以一个黑线结束   }

这个文件为每个顶点指定一个红、绿、蓝值。为了说明变长vertex_index（顶点索引）的能力，物体的头两个面片是两个三角形而不是一个四边形。这意味着物体的面片数是7。这个物体还包括一个边列表。每条边包括两个指向说明边的顶点的指针。每条边也有一种颜色。上面定义的五条边指定了颜色，使文件里的两个三角形高亮。前四条边白色，它们包围两个三角形。最后一条边是黑的，他是分割三角形的边。

用户定义元素
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上面的例子显示了顶点、面片和边三种元素的用法。PLY   格式同样允许用户定义它们自己的元素。定义新元素的格式于顶点、面片和边相同。这是头部定义材料属性的部分：

element   material   6
property   ambient_red   uint8   {   环绕颜色   }
property   ambient_green   uint8
property   ambient_blue   uint8
property   ambient_coeff   float32
property   diffuse_red   uint8   {   扩散（diffuse）颜色   }
property   diffuse_green   uint8
property   diffuse_blue   uint8
property   diffuse_coeff   float32
property   specular_red   uint8   {   镜面（specular）颜色   }
property   specular_green   uint8
property   specular_blue   uint8
property   specular_coeff   float32
property   specular_power   float32   {   Phong   指数   }

这些行应该在头部顶点、面片和边的说明后直接出现。如果我们希望每个顶点有一个材质说明，我们可以将这行加在顶点属性末尾：

property   material_index   int32

这个整数现在是一个到文件内包含的材质列表的索引。这可能诱使一个新应用的作者编制一些信的元素保存在   PLY   文件中。这个练习应该保持在最小。试着将普通元素（顶点、面片、边、材质）改编用于新用途更好，使得其他能够读懂这些元素的程序在操作这些改编过的元素时更有用。比如，一个将分子描述成球体和圆柱体集合的应用。这将需要在包含分子的   PLY   文件里定义球体和圆柱体元素。然而，如果我们为了这个目的使用顶点和边元素（为每个添加半径属性），我们可以利用操作和显示顶点和边的程序。无疑不应该为三角形和四边形创建特殊元素，而应该使用面片元素。