PLY檔案格式

一、PLY簡介

PLY檔案格式是Stanford大學開發的一套三維mesh模型資料格式，圖形學領域内很多著名的模型資料，比如Stanford的三維掃描資料庫（其中包括很多文章中會見到的Happy Buddha, Dragon, Bunny兔子），Geogia Tech的大型幾何模型庫，北卡(UNC)的電廠模型等，最初的模型都是基于這個格式的。

PLY多邊形檔案格式的開發目标是建立一套針對多邊形模型的，結構簡單但是能夠滿足大多數圖形應用需要的模型格式，而且它允許以ASCII碼格式或二進制形式存儲檔案。PLY的開發者希望，這樣一套既簡單又靈活的檔案格式，能夠幫助開發人員避免重複開發檔案格式的問題。然而由于各種各樣的原因，在工業領域内，新的檔案格式仍然在不斷的出現，但是在圖形學的研究領域中，PLY還是種常用且重要的檔案格式。

PLY作為一種多邊形模型資料格式，不同于三維引擎中常用的場景圖檔案格式和腳本檔案，每個PLY檔案隻用于描述一個多邊形模型對象(Object)，該模型對象可以通過諸如頂點、面等資料進行描述，每一類這樣的資料被稱作一種元素(Element)。相比于現代的三維引擎中所用到的各種複雜格式，PLY實在是種簡單的不能再簡單的檔案格式，但是如果仔細研究就會發現，就像設計者所說的，這對于絕大多數的圖形應用來說已經是足夠用了。

二、PLY結構

PLY的檔案結構簡單：檔案頭加上元素資料清單。其中檔案頭中以行為機關描述檔案類型、格式與版本、元素類型、元素的屬性等，然後就根據在檔案頭中所列出元素類型的順序及其屬性，依次記錄各個元素的屬性資料。

典型的PLY檔案結構：

頭部 
        頂點清單 
        面片清單 
      （其他元素清單）

頭部是一系列以回車結尾的文本行，用來描述檔案的剩餘部分。頭部包含一個對每個元素類型的描述，包括元素名（如“邊”），這個元素在工程裡有多少，以及一個與這個元素關聯的不同屬性的清單。頭部還說明這個檔案是二進制的或者是ASCII的。頭部後面的是一個每個元素類型的元素清單，按照在頭部中描述的順序出現。

下面是一個立方體的完整ASCII描述。大括号中的注釋不是檔案的一部分，它們是這個例子的注解。檔案中的注釋一般在

“comment”開始的關鍵詞定義行裡。

[plain] view

plaincopyprint?

<span style="font-size:16px;">ply
format ascii 1.0 { ascii/二進制，格式版本數 }
comment made by anonymous { 注釋關鍵詞說明，像其他行一樣 }
comment this file is a cube
element vertex 8 { 定義“vertex”（頂點）元素，在檔案中有8個 }
property float32 x { 頂點包含浮點坐标“x”}
property float32 y { y 坐标同樣是一個頂點屬性 }
property float32 z { z 也是坐标 }
element face 6 { 在檔案裡有6個“face”（面片） }
property list uint8 int32 vertex_index { “vertex_indices”（頂點素引）是一列整數 }
end_header { 劃定頭部結尾 }
0 0 0 { 頂點清單的開始 }
0 0 1
0 1 1
0 1 0
1 0 0
1 0 1
1 1 1
1 1 0
4 0 1 2 3 { 面片清單開始 }
4 7 6 5 4
4 0 4 5 1
4 1 5 6 2
4 2 6 7 3
4 3 7 4 0 </span>

這個例子說明頭部的基本組成。頭部的每個部分都是一個以關鍵詞開頭，以回車結尾的ASCII串。"ply"是檔案的頭四個字元。

跟在檔案頭部開頭之後的，是關鍵詞“format”和一個特定的ASCII或者二進制的格式，接下來是一個版本号。

再下面是多邊形檔案中每個元素的描述，在每個元素裡還有多屬性的說明。一般元素以下面的格式描述：

element <元素名> <在檔案中的個數>

property <資料類型> <屬性名-1>

property <資料類型> <屬性名-2>

property <資料類型> <屬性名-3>

屬性羅列在“element”（元素）行後面定義，既包含屬性的資料類型，也包含屬性在每個元素中出現的次序。一個屬性可以有三種資料類型：标量，字元串和清單。屬性可能具有的标量資料類型清單如下：

名稱類型位元組數

-------------------------------

int8 字元 1

uint8 非負字元 1

int16 短整型 2

uint16 非負短整型 2

int32 整型 4

uint32 非負整型 4

float32 單精度浮點數 4

float64 雙精度浮點數 8

這些位元組計數很重要，而且在實作過程中不能修改以使這些檔案可移植。

使用清單資料類型的屬性定義有一種特殊的格式：property list <數值類型> <數值類型> <屬性名> ，這種格式，一個非負字元表示在屬性裡包含多少索引，接下來是一個清單包含許多整數。在這個邊長清單裡的每個整數都是一個頂點的索引。

另外一個立方體定義：

[plain] view

plaincopyprint?

ply
format ascii 1.0
comment author: anonymous
comment object: another cube
element vertex 8
property float32 x
property float32 y
property float32 z
property red uint8 { 頂點顔色開始 }
property green uint8
property blue uint8
element face 7
property list uint8 int32 vertex_index { 每個面片的頂點個數 }
element edge 5 { 物體裡有5條邊 }
property int32 vertex1 { 邊的第一個頂點的索引 }
property int32 vertex2 { 第二個頂點的索引 }
property uint8 red { 邊顔色開始 }
property uint8 green
property uint8 blue
end_header
0 0 0 255 0 0 { 頂點清單開始 }
0 0 1 255 0 0
0 1 1 255 0 0
0 1 0 255 0 0
1 0 0 0 0 255
1 0 1 0 0 255
1 1 1 0 0 255
1 1 0 0 0 255
3 0 1 2 { 面片清單開始，從一個三角形開始 }
3 0 2 3 { 另一個三角形 }
4 7 6 5 4 { 現在是一些四邊形 }
4 0 4 5 1
4 1 5 6 2
4 2 6 7 3
4 3 7 4 0
0 1 255 255 255 { 邊清單開始，從白邊開始 }
1 2 255 255 255
2 3 255 255 255
3 0 255 255 255
2 0 0 0 0 { 以一個黑線結束 }

這個檔案為每個頂點指定一個紅、綠、藍值。

為了說明變長vertex_index（頂點索引）的能力，物體的頭兩個面片是兩個三角形而不是一個四邊形。這意味着物體的面片數是7。這個物體還包括一個邊清單。每條邊包括兩個指向說明邊的頂點的指針。每條邊也有一種顔色。上面定義的五條邊指定了顔色，使檔案裡的兩個三角形高亮。前四條邊白色，它們包圍兩個三角形。最後一條邊是黑的，他是分割三角形的邊。

三、使用者定義元素

上面的例子顯示了頂點、面片和邊三種元素的用法。PLY 格式同樣允許使用者定義它們自己的元素。定義新元素的格式于頂點、面片和邊相同。這是頭部定義材料屬性的部分：

[plain] view

plaincopyprint?

element material 6
property ambient_red uint8 { 環繞顔色 }
property ambient_green uint8
property ambient_blue uint8
property ambient_coeff float32
property diffuse_red uint8 { 擴散（diffuse）顔色 }
property diffuse_green uint8
property diffuse_blue uint8
property diffuse_coeff float32
property specular_red uint8 { 鏡面（specular）顔色 }
property specular_green uint8
property specular_blue uint8
property specular_coeff float32
property specular_power float32 { Phong 指數 }

這些行應該在頭部頂點、面片和邊的說明後直接出現。如果我們希望每個頂點有一個材質說明，我們可以将這行加在頂點屬性末尾：property material_index int32

這個整數現在是一個到檔案内包含的材質清單的索引。這可能誘使一個新應用的作者編制一些信的元素儲存在PLY檔案中。

轉載自：http://blog.csdn.net/lxfyzx/article/details/4997627

http://blog.csdn.net/lxfyzx/article/details/4997780

以下是常用的elements 和 properties 原位址 http://www.mathworks.com/matlabcentral/fx_files/5459/1/content/ply.htm

Common Elements and Properties

While the PLY format has the flexibility to define many types of elements and properities, a common set of elements are understood between programs to communicate common 3D data types. Turk suggests elements and

property names that programs should try to make standard.

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

* - required "core" properties in red

For most applications, the minimum necessary information is vertex and face data. To make it easier for programs to interpret PLY files, the element properties listed in red should always be included. If there is

no face data (as in the case of point-cloud data) the face element could be defined with an element count of zero. The other elements and properties are suggested names for often used information like material parameters and edge information.