带有纹理坐标的 PLY 文件规范

Posted 2023-03-23

【中文标题】带有纹理坐标的 PLY 文件规范

【英文标题】：PLY file specifications with texture coordinates

【发布时间】：2015-04-12 01:54:00

【问题描述】：

出于某种目的，我需要读取带有嵌入纹理的 PLY 文件（斯坦福三角格式）。我看到了 PLY 文件的多个规范，但找不到指定纹理映射语法的单一来源。似乎有很多库可以读取 PLY 文件，但其中大多数似乎不支持纹理（它们只是崩溃；我尝试了其中的 2-3 个）。 以下是带有纹理的层文件的标题：

ply
format binary_little_endian 1.0
comment TextureFile Parameterization.png
element vertex 50383               
property float x
property float y
property float z
property float nx
property float ny
property float nz
element face 99994               
property list uint8 int32 vertex_index
property list uint8 float texcoord
end_header

我不明白的是property list uint8 float texcoord 这一行。与人脸对应的列表也是

3 1247 1257 1279 6 0.09163 0.565323 0.109197 0.565733 0.10888 0.602539 6 9 0.992157 0.992157 0.992157 0.992157 0.992157 0.992157 0.992157 0.992157 0.992157`. 

这个列表是什么；格式是什么？虽然我知道 PLY 让您有机会为元素定义自己的属性，但处理纹理似乎几乎是一种标准，并且相当多的应用程序（如流行的 Meshlab）似乎使用上述语法打开带纹理的 PLY 文件.

我想知道读取带纹理的 PLY 文件所遵循的标准语法是什么，如果可能的话，我想知道该信息的来源。

【参考方案1】：

在 PLY 文件中，面通常包含值列表，这些列表的大小可能不同。如果它是三角形面，则期望三个值，四边形 = 4 等等，直到任意 n 边形。列表在这样的一行中声明：

property list uint8 int32 vertex_index

这是一个名为“vertex_index”的列表。它总是包含一个大小为 N 的 8 位无符号整数（即 uint8），后跟 N 个 32 位整数（即 int32）。

在示例行中立即显示：

3 1247 1257 1279

这就是说，这里有 3 个值，然后它给你三个值。

现在第二个列表是纹理坐标的位置：

property list uint8 float texcoord

就像第一个列表一样，大小排在第一位（作为无符号字节），但这次它后面是一系列 32 位浮点数而不是整数（对于纹理坐标有意义）。简单的解释是 vertex_index 中列出的每个顶点都有一个纹理坐标。如果我们假设这些只是 2d 纹理坐标（一个非常安全的假设），我们应该期望看到数字 6 后跟 6 个浮点值......我们做到了：

6 0.09163 0.565323 0.109197 0.565733 0.10888 0.602539

这些是与已经列出的三个顶点对应的纹理坐标。

现在，对于一张脸，应该就是这样。我不知道线路的其余部分是什么东西。根据您的标题，文件的其余部分应该是二进制的，所以我不知道您是如何将它作为一行 ascii 文本获得的，但该行上的额外数据不应该存在（也根据完全定义的标题脸）。

【讨论】：

感谢您的回答，但问题在于解释整个字符串 3 1247 1257 1279 6 0.09163 0.565323 0.109197 0.565733 0.10888 0.602539 6 9 0.992157 0.992157 0.992157 0.992157 0.992157 0.992157 0.992157 0.992157 0.992157 而不仅仅是其中的一半。我了解到的是，PLY 没有“严格”的规则，实际上您可以定义自己的规则并对其进行解释——这就是 PLY 的全部理念。这就是为什么一个软件编写的 txt 坐标可能与其他软件不同的原因。

好吧，最终我的回答是这个字符串不是正确的 PLY 行。它违反了标头设置的规则。 PLY 文件是独立的。标题描述了您应该在每一行中预期的数据，然后是后面的行。您显示的行包含的数据比标题显示的要多。

【参考方案2】：

让我添加到@OllieBrown 的回复中，作为任何遇到此问题的人的进一步信息，上面的格式使用每面纹理坐标，也称为楔形 UV。这意味着，如果您共享顶点，则共享顶点（基本上是多个相邻三角形中使用的顶点索引）有可能可能根据它参与的三角形具有不同的 UV当顶点位于 UV 接缝上或 UV 与纹理边界相交时，通常会发生这种情况。通常这意味着复制顶点，因为 GPU 需要每个顶点的属性。所以一个共享的顶点最终是 X 顶点在空间中重叠（其中 X 是它们共享的三角形的数量），但是根据它们参与的三角形具有不同的 UV。将这样的数据保存在磁盘上的一个优点是由于这是一种文本格式，它减少了您需要的文本量，因此减小了磁盘大小。 OBJ 也有这一点，尽管它保留一个平面 UV 数组并使用对该数组的索引，而不管它是每个顶点还是每个面的 UV。

我也无法弄清楚 6 9 <9*0.992157> 部分是什么（虽然 9 部分看起来像是 3 个 vector3s，它们对所有 3 个轴具有相同的值），但 Paul Bourke 的代码 here 有 setup_other_props 的描述功能：

/******************************************************************************
Make ready for "other" properties of an element-- those properties that
the user has not explicitly asked for, but that are to be stashed away
in a special structure to be carried along with the element's other
information.

Entry:
  plyfile - file identifier
  elem    - element for which we want to save away other properties
******************************************************************************/

void setup_other_props(PlyFile *plyfile, PlyElement *elem)

据我了解，每个元素都可以保留不属于标题的数据。这些数据应该被保留和存储，但不会被解释为在每个应用程序中使用。 Bourke 对格式的描述谈到了与旧软件的向后兼容性，因此这可能是一种自定义格式，只有某些应用程序可以理解，但额外信息不应妨碍不需要它们的旧应用程序理解和/或渲染内容。