Unity Ply网格读取

Unity Ply网格读取

Ply格式说明

The version 1.0 PLY format, 详细参见：https://ww2.mathworks.cn/help/vision/ug/the-ply-format.html

File Header

文件头示例’{}‘为说明：

ply                             {文件头}
format binary_big_endian 1.0    {数据格式以及版本}
element vertex 9200             {定义vertex元素}
property float x                {定义属性}
property float y
property float z
element face 18000              {定义面元素}
property list uchar int vertex_indices
end_header                      {这行后面就是数据了}

其中，format <data format> <PLY version> 中的<data format>支持（little/big endian refers to the byte ordering of multi-byte data）：

• ascii
• binary_little_endian
• binary_big_endian

元素定义方式如下：

element <element name> <number in file>
property <data type> <property name 1>
property <data type> <property name 2>
property <data type> <property name 3>
...

其中对应的<data type>有：

Name	Type
char	(8-bit) character
uchar	(8-bit) unsigned character
short	(16-bit) short integer
ushort	(16-bit) unsigned short integer
int	(32-bit) integer
uint	(32-bit) unsigned integer
float	(32-bit) single-precision float
double	(64-bit) double-precision float

对于list的属性为：

property list <count data type> <data type> <property name> 

在文件头里面还可以添加注释，具体格式如下：

comment <comment text>

Data

header之后存数据。按照之前约定的元素顺序和属性类型，依次存储。

Common Elements and Properties

常见元素和属性为：

Required Core Property	Element	Property	Data Type	Property Description
✓	vertex	x	float	x,y,z coordinates
✓		y	float
✓		z	float
		nx	float	x,y,z of normal
		ny	float
		nz	float
		red	uchar	vertex color
		green	uchar
		blue	uchar
		alpha	uchar	amount of transparency
		material_index	int	index to list of materials
	face	vertex_indices	list of int	indices to vertices
		back_red	uchar	backside color
		back_green	uchar
		back_blue	uchar
	edge	vertex1	int	index to vertex
		vertex2	int	index to other vertex
		crease_tag	uchar	crease in subdivision surface
	material	red	uchar	material color
		green	uchar
		blue	uchar
		alpha	uchar	amount of transparency
		reflect_coeff	float	amount of light reflected
		refract_coeff	float	amount of light refracted
		refract_index	float	index of refraction
		extinct_coeff	float	extinction coefficent

Unity Ply Reader

附上项目路径：https://github.com/grassofsky/PlyImporter

关于unity导入网格主要需要考虑的问题有：

• 怎么支持颜色信息；
• 坐标系转换；
• 三角形顶点组成顺序转换；
• 距离单位；

因为通常的软件，在网格处理导出的时候，都是基于右手坐标系，顶点逆时针顺序表明网格的正面，距离单位不固定；而在unity中，坐标系是基于左手坐标系，同时顶点的顺时针顺序表明是网格的正面，网格的背面通常不参与绘制，unity自带的shader通常不支持基于顶点的颜色设置。为此，该项目在原有项目的基础上做了一些改进以及扩展。

PlyImporter

原始项目的说明见：https://github.com/3DBear/PlyImporter

PLY (Polygon File Format) importer for Unity.

在原来基础上的改动主要有

• 增加了PlyElement基类，专门用来处理不同的element，方便后期进行扩展，目前支持PlyFaceElement，PlyVertexElement；
• 增加了PlyProperty基类，处理不同的属性，按照属性的功能又分为PlyMultiProperty，用来支持单个property定义；PlyListProperty支持property list定义。

支持的功能以及需要满足的要求

1. element vertex

元素顶点支持的格式类似如下：

element vertex 6462
property float x
property float y
property float z
property float nx
property float ny
property float nz
property uchar red
property uchar green
property uchar blue
property uchar alpha

其中

• x,y,z,nx,ny,nz,red,green,blue,alpha的名字是固定的；
• x,y,z必须同时出现；类型必须是float
• nx,ny,nz必须同时出现；类型必须是float
• red,green,blue,alpha属性必须同时出现；类型必须是uchar
• property定义的顺序可以是乱序的；
• vertex的名字是固定的；

2. element face

类似如下：

element face 12920
property list uchar int vertex_indices

其中

• vertex_indices的名字是固定的；
• face的名字是固定的；
• list中的具体index类型支持int和uint两种格式；
• list中的count类型为uchar；

3. element g_material

考虑到unity中提供的shader一般不支持顶点颜色设置，此处对常规的ply进行了一定的扩展；在comment区域给出全局元素和属性的设置；

comment element g_material
comment property uchar red 255
comment property uchar green 0
comment property uchar blue 0
comment property uchar alpha 255

其中：

• g_material名字是固定的；red,green,blue,alpha名字是固定的，必须是uchar

4. element g_meshinfo

考虑到需要识别网格名称，引入该元素，具体如下：

comment element g_meshinfo
comment property string name what_ever_you_want
comment property string unit mm               { one of cm/m/mm }
comment property string x_inner x                   { one of x/y/z/-x/-y/-z}
comment property string y_inner y                   { one of x/y/z/-x/-y/-z}
comment property string z_inner z                   { one of x/y/z/-x/-y/-z}
comment property string coordinate right      { one of right/left }

其中：

• g_meshinfo名字是不定的；
• name,unit,x_inner,y_inner,z_inner,coordinate名字是固定的；
• name,unit,x_inner,y_inner,z_inner,coordinate的类型必须是string；
• 具体的名字what_ever_you_want中不能带空格；
• unit的值为mm/cm/m中的一个;
• coordinate的值为right/left中的一个，right表示右手坐标系，left表示左手坐标系；
• comment property string x_inner x前一个x_inner指的是unity坐标系中的x轴，后一个x对应网格数据中的x轴；用于定义坐标变换；
• property的顺序也可变化；

5. data store order

必须先存储顶点element，然后再存储face element；

TODO

• 支持PlyEdgeElement；
• Support for Binary Big Endian
• PLY exporting