Unity Ply網格讀取

Ply格式說明

The version 1.0 PLY format, 詳細參見：https://ww2.mathworks.cn/help/vision/ug/the-ply-format.html

File Header

文件頭示例’{}‘為說明：

ply                             {文件頭}
format binary_big_endian 1.0    {數據格式以及版本}
element vertex 9200             {定義vertex元素}
property float x                {定義屬性}
property float y
property float z
element face 18000              {定義面元素}
property list uchar int vertex_indices
end_header                      {這行后面就是數據了}

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

元素定義方式如下：

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

其中對應的<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

對於list的屬性為：

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

在文件頭里面還可以添加注釋，具體格式如下：

comment <comment text>

Data

header之后存數據。按照之前約定的元素順序和屬性類型，依次存儲。

Common Elements and Properties

常見元素和屬性為：

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

附上項目路徑：https://github.com/grassofsky/PlyImporter

關於unity導入網格主要需要考慮的問題有：

• 怎么支持顏色信息；
• 坐標系轉換；
• 三角形頂點組成順序轉換；
• 距離單位；

因為通常的軟件，在網格處理導出的時候，都是基於右手坐標系，頂點逆時針順序表明網格的正面，距離單位不固定；而在unity中，坐標系是基於左手坐標系，同時頂點的順時針順序表明是網格的正面，網格的背面通常不參與繪制，unity自帶的shader通常不支持基於頂點的顏色設置。為此，該項目在原有項目的基礎上做了一些改進以及擴展。

PlyImporter

原始項目的說明見：https://github.com/3DBear/PlyImporter

PLY (Polygon File Format) importer for Unity.

在原來基礎上的改動主要有

• 增加了PlyElement基類，專門用來處理不同的element，方便后期進行擴展，目前支持PlyFaceElement，PlyVertexElement；
• 增加了PlyProperty基類，處理不同的屬性，按照屬性的功能又分為PlyMultiProperty，用來支持單個property定義；PlyListProperty支持property list定義。

支持的功能以及需要滿足的要求

1. element vertex

元素頂點支持的格式類似如下：

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必須同時出現；類型必須是float
• nx,ny,nz必須同時出現；類型必須是float
• red,green,blue,alpha屬性必須同時出現；類型必須是uchar
• property定義的順序可以是亂序的；
• vertex的名字是固定的；

2. element face

類似如下：

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中的具體index類型支持int和uint兩種格式；
• list中的count類型為uchar；

3. element g_material

考慮到unity中提供的shader一般不支持頂點顏色設置，此處對常規的ply進行了一定的擴展；在comment區域給出全局元素和屬性的設置；

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，必須是uchar

4. element g_meshinfo

考慮到需要識別網格名稱，引入該元素，具體如下：

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的類型必須是string；
• 具體的名字what_ever_you_want中不能帶空格；
• unit的值為mm/cm/m中的一個;
• coordinate的值為right/left中的一個，right表示右手坐標系，left表示左手坐標系；
• comment property string x_inner x前一個x_inner指的是unity坐標系中的x軸，后一個x對應網格數據中的x軸；用於定義坐標變換；
• property的順序也可變化；

5. data store order

必須先存儲頂點element，然后再存儲face element；

TODO

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