3D模型文件--STL,OBJ,3DS

原文地址：http://blog.csdn.net/chs007chs/article/details/29171721

STL格式

全称是Stereolithographic，是3DSystem公司提出的3D模型文件格式，它采用三角形离散地近似表示三维模型，目前已被工业界认为是快速成形领域的标准描述文件格式。

STL文件的最大特点也是其主要问题是，它是由一系列的三角形无序排列组合在一起的，没有反映三角形之间的拓扑关系。

目前的STL文件格式包括二进制和ASCII两种格式：

（1）      STL的二进制格式

UINT8[80]         -   Header
UINT32            -   Number of triangles
foreach triangle
  REAL32[3]       -    Normal vector
  REAL32[3]       -    Vertex 1
  REAL32[3]       -    Vertex 2
  REAL32[3]       -    Vertex 3
  UINT16          -    Attribute byte count
end

文件起始的80个字节是文件头，用于存贮零件名；紧接着用4个字节的整数来描述模型的三角形个数，后面逐个给出每个三角形的几何信息。每个三角形占用固定的50个字节，依次是3个4字节浮点数(三角形的法矢量)，3个4字节浮点数(1个顶点的坐标)，3个4字节浮点数(2个顶点的坐标)，3个4字节浮点数(3个顶点的坐标)，最后2个字节用来描述三角形的属性信息。一个完整二进制STL文件的大小为三角形面片数乘以50再加上84个字节。

 

（2）      STL的ASCII格式

solid filename stl             //文件路径及文件名

facet normal x y z             //三角形法向量

outer loop

vertex x y z                    //三角形第一个顶点的坐标

vertex x y z                    //三角形第二个顶点的坐标

vertex x y z                    //三角形第三个顶点的坐标

endloop

endfacet                         //第一个三角形定义完毕

……

endsolid filename stl         //整个文件结束

每一行以1个或2个关键字开头，而3顶点沿指向实体外部的法矢量方向逆时针排列，所以其法向量N=(V1-V3)卷积(V2-V3)。

通过上面的分析可以知道，二进制格式文件较小，节省文件存储和处理的时间，而ASCII格式的文件可读性强，更容易做进一步的数据处理

OBJ

由Alias|Wavefront公司开发的一种标准，适合用于3D软件模型之间的互导。目前几乎所有知名的3D软件都支持OBJ文件格式。OBJ文件是一种ASCII文件，另外有一种与此相关的二进制文件格式MOD，其作为专利未公开。

OBJ文件的每一行，都有极其相似的格式，在OBJ文件中，每行的格式如下：

前缀  参数1  参数2  参数3  ……

其中，前缀标识了这一行所存储的信息类型，参数则是具体的数据。OBJ文件的前缀可以有：

表2.1 OBJ文件中的关键字
顶点数据
关键字	说明
v	表示本行指定一个顶点。 此前缀后跟着3个单精度浮点数，分别表示该定点的X、Y、Z坐标值。
vt	表示本行指定一个纹理坐标。 此前缀后跟着两个单精度浮点数。分别表示此纹理坐标的U、V值。
vn	表示本行指定一个法线向量。 此前缀后跟着3个单精度浮点数，分别表示该法向量的X、Y、Z坐标值。
vp	参数空间顶点
基本元素
关键字	说明
p	点
l	线
f	表示本行指定一个表面(Face)。 一个表面实际上就是一个三角形图元。
curv	曲线
curv2	2D曲线
surf	曲面
*形式的曲线和曲面主体描述
关键字	说明
parm	参数值
trim	外部整理循环
hole	内部整理循环
scrv	特殊的曲线
sp	特殊的点
end	结束描述
*形式的曲面的连接性
关键字	说明
con	连接
*形式曲线和曲面属性
关键字	说明
cstype	曲线或曲面的类型 ：basis matrix，Bezier，B-spline，Cardinal，Taylor
deg	度
bmat	basis matrix
step	步长
分组
关键字	说明
g	组名称
s	光滑组
mg	合并组
o	对象名称
显示与渲染属性
关键字	说明
bevel	导角插值
c_interp	颜色插值
d_interp	Dissolve interpolation
lod	细节层次
usemtl	此前缀后只跟着一个参数。该参数指定了从此行之后到下一个以usemtl开头的行之间的所有表面所使用的材质名称。该材质可以在此OBJ文件所附属的MTL文件中找到具体信息。
mtllib	此前缀后只跟着一个参数。该参数指定了此OBJ文件所使用的材质库文件(*.mtl)的文件路径.
shadow_obj	投射阴影
trace_obj	光线跟踪
ctech	曲线近似技术
stech	表面近似技术

在一个OBJ文件中，首先有一些以v、vt或vn前缀开头的行指定了所有的顶点、纹理坐标、法线的坐标。然后再由一些以f开头的行指定每一个三角形所对应的顶点、纹理坐标和法线的索引。在顶点、纹理坐标和法线的索引之间，使用符号“/”隔开的，值得注意的是这里的索引从1开始。

例如：f 1/3/42/5/6 3/4/2

这样的行表示以第1、2、3号顶点组成一个三角形，其中第一个顶点的纹理坐标的索引值为3，其法线的索引值是4；第二个顶点的纹理坐标的索引值为5，其法线的索引值是6；第三个顶点的纹理坐标的索引值为6，其法线的索引值是2。

另外OBJ文件中多行可以逻辑的连接在一起表示一行，方法是在每一行最后添加一个反斜杠符“\”，并且反斜杠后面不能出现空格或tab格。

 

3DS

是Autodesk 3dsMax使用的一种3D模型文件格式，现在主要用于存储mesh模型，在3D软件中通用性很强，并且它是一种二进制文件格式，下面是一种常见的结构：

0x4D4D // Main Chunk

├─ 0x0002 // M3D Version

├─ 0x3D3D // 3D Editor Chunk

│  ├─ 0x4000 // Object Block

│  │  ├─ 0x4100 // Triangular Mesh

│  │  │  ├─ 0x4110 // Vertices List

│  │  │  ├─ 0x4120 // Faces Description

│  │  │  │  ├─ 0x4130 // Faces Material

│  │  │  │  └─ 0x4150 // Smoothing Group List

│  │  │  ├─ 0x4140 // Mapping Coordinates List

│  │  │  └─ 0x4160 // Local Coordinates System

│  │  ├─ 0x4600 // Light

│  │  │  └─ 0x4610 // Spotlight

│  │  └─ 0x4700 // Camera

│  └─ 0xAFFF // Material Block

│     ├─ 0xA000 // Material Name

│     ├─ 0xA010 // Ambient Color

│     ├─ 0xA020 // Diffuse Color

│     ├─ 0xA030 // Specular Color

│     ├─ 0xA200 // Texture Map 1

│     ├─ 0xA230 // Bump Map

│     └─ 0xA220 // Reflection Map

│        │  /* Sub Chunks For Each Map */

│        ├─ 0xA300 // Mapping Filename

│        └─ 0xA351 // Mapping Parameters

└─ 0xB000 // Keyframer Chunk

   ├─ 0xB002 // Mesh Information Block

   ├─ 0xB007 // Spot Light Information Block

   └─ 0xB008 // Frames (Start and End)

      ├─ 0xB010 // Object Name

      ├─ 0xB013 // Object Pivot Point

      ├─ 0xB020 // Position Track

      ├─ 0xB021 // Rotation Track

      ├─ 0xB022 // Scale Track

      └─ 0xB030 // Hierarchy Position

 

3DS文件格式基于块，每个块包含ID及下一块相对于该块的偏移字节数。ID表示块的含义，为2个字节，偏移字节数是4个字节，它实际表示的就是本数据区的大小。其中有一个块总是位于整个文件的最开始，是其他所有块的根块，称之为主块或基本信息块——MAIN3D。主块下包含两个块，用于描述场景数据的主编辑块和用于描述关键帧数据的关键帧块。主编辑块的子块虽然是按照一定的次序存放，但其中有些块并不是一定存在。