obj + mtl 格式說明

OBJ(或 .OBJ)是一種開放的幾何定義文件格式，最初由Wavefront Technologies公司開發，用以描述其Advanced Visualizer動畫包。該格式已被其他3D圖形應用供應商采納，是一種被絕大多數普遍公認的格式。
OBJ文件格式為簡單數據格式，它僅表現3D幾何體，即頂點的位置、以頂點列表方式定義每個多邊形的頂點、法向量和面的UV坐標，以及紋理頂點。頂點默認以逆時針方向存儲，不必顯式聲明法向。

1. 文件格式
注釋行以#號起首
  # 這是注釋
一個OBJ文件包含幾類定義： 
  # 頂點列表，用(x,y,z[,w])坐標表示，w為可選
  v 0.123 0.234 0.345 1.0
  v ...
  ...

  # 紋理坐標，用(u,v[,w])坐標表示，w為可選
  vt 0.500 -1.352 [0.234]
  vt ...
  ...

  # 法向量，用(x,y,z)的形式，法向量非單位向量
  vn 0.707 0.000 0.707
  vn ...
  ...

  # 面的定義詳見下
  f 1 2 3
  f 3/1 4/2 5/3
  f 6/4/1 3/5/3 7/6/5
  f ...
  ...

2. 面的定義
面通過頂點列表、紋理及法向的索引來定義。定義多邊形（諸如四邊形）時可超過三張頂點/紋理/法向索引。OBJ文件也支持自由曲面，如NURB（非均勻有理B樣條）。
有多種方式定義一個面，然而每行面定義語句都以f起首。
2.1 頂點
合法的頂點索引從1開始，對應於預先定義的頂點列表中相應的頂點元素。每個面可以包含三個以上元素。
  f v1 v2 v3 v4 ...
2.2 頂點/紋理坐標
可選地，紋理坐標索引可以用來指定面的紋理坐標。在定義一個面時，如需為頂點索引添加紋理坐標索引，須在頂點索引之后附上紋理坐標索引，並用/號分隔。注意/號之前或之后都不允許有空格。合法的紋理坐標索引從1開始，對應於預先定義的紋理坐標列表中相應的元素。每個面可以包含三個以上元素。
  f v1/vt1 v2/vt2 v3/vt3 ...
2.3 頂點/紋理坐標/法向
可選地，法向索引可以用來指定頂點的法向量。在定義一個面時，如需為頂點索引添加法向索引，須在紋理坐標索引之后附上法向索引，並用/號分隔。合法的法向索引從1開始，對應於預先定義的法向列表中相應的元素。每個面可以包含三個以上的元素。
  f v1/vt1/vn1 v2/vt2/vn2 v3/vt3/vn3 ...
2.4 頂點/法向
由於紋理坐標是可選的，在定義幾何體時可以忽略，但在索引中不能少，所以頂點索引之后須畫兩道/，即//，再寫上法向索引。
  f v1//vn1 v2//vn2 v3//vn3 ...

3. 引用材質
用來描述多邊形可視面貌的材質存儲於外部.mtl文件中。.mtl文件可包含一至多個命名的材質。
  mtllib [外部 .mtl 文件名]
  ...
命名的對象、多邊形群組和材質群組通過以下標簽指定：
  o [對象名]
  ...
  g [群組名]
  ...
  usemtl [材質名]
  ...
材質名對應於外部.mtl文件中的已命名材質。每個標簽應用於所有后續面，直到下一個同類型標簽出現。如果當前材質定義中不包括紋理，則紋理坐標可以被忽略。
  f v1//vn1 v2//vn2 v3//vn3
  ...
多邊形之間的平滑描影由平滑群組控制。
  s 1
  ...
  # 平滑描影也可以取消。
  s off
  ...
一個OBJ文件中可引用一個以上的外部MTL材質文件。

4. 相對和絕對索引
由於其列表結構，OBJ文件可以以絕對或相對列表位置引用頂點、法向等。絕對索引值以1為基准，相對索引值可以是負數。不過，不是所有的軟件都支持后者，也有些軟件在寫格式時內置使用相對索引形式（由於這樣便於在添加元素時不用重新計算頂點偏移等因素）。這些偶爾會造成不兼容。

5. 材質模板庫(MTL)
在3D計算機圖形學中，最為普遍的幾何體交換文件格式之一就是OBJ，MTL文件則是其附屬文件，用以描述幾何體的表面描影屬性。
盡管MTL格式被廣泛使用，它已經過時，無法完全支持最新技術，諸如鏡面貼圖和視差貼圖。然而，由於格式的開放和直觀，不足之處可用定制MTL文件生成器輕易補完。
5.1 基礎材質
單獨一個.mtl文件包含多個材質。材質在文件中逐個定義，每一條語句以newmtl起首。
  # 定義一個名為 'Colored'的材質
  newmtl Colored
材質的陰影色（ambient color）用Ka聲明。顏色用RGB定義，每條通道的值從0到1之間取。
   Ka 1.000 1.000 1.000 # 白色
類似地，固有色（diffuse color）用Kd。
   Kd 1.000 1.000 1.000 # 白色
高光色（specular color）用Ks。帶權高光色則用高光系數Ns表示。
   Ks 0.000 0.000 0.000 # 黑色（即關閉高光）
   Ns 10.000 # 范圍從0到1000
材質可以是透明的，即是說“溶解的”。與真透明度不同，其結果並不依賴於物體厚度。
   d 0.9 # 有些用'd'實現
   Tr 0.9 # 其他的用'Tr'
每個材質允許使用多照明模型。枚舉如下：
0. 色彩開，陰影色關
1. 色彩開，陰影色開
2. 高光開
3. 反射開，光線追蹤開
4. 透明： 玻璃開 反射：光線追蹤開
5. 反射：菲涅爾衍射開，光線追蹤開
6. 透明：折射開 反射：菲涅爾衍射關，光線追蹤開
7. 透明：折射開 反射：菲涅爾衍射開，光線追蹤開
8. 反射開，光線追蹤關
9. 透明： 玻璃開 反射：光線追蹤關
10. 投射陰影於不可見表面
   illum 2
5.2 紋理貼圖
帶紋理材質使用如上相同的屬性，並額外定義紋理貼圖。
   newmtl Textured
   Ka 1.000 1.000 1.000
   Kd 1.000 1.000 1.000
   Ks 0.000 0.000 0.000
   d 1.0
   illum 2
   map_Ka lenna.tga # 陰影色紋理貼圖
   map_Kd lenna.tga # 固有色紋理貼圖 (多數情況下與其陰影色紋理貼圖相同)
   map_Ks lenna.tga # 高光色紋理貼圖
   map_d lenna_alpha.tga # alpha通道紋理貼圖
   map_bump lenna_bump.tga # 凹凸貼圖
   bump lenna_bump.tga # 也有用'bump'而非'map_Bump'標簽