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OpenGL系统设计-高级3D模型接口之OBJ模型（1）

2009-12-26 19:28 399 查看

1.1

OBJ

这里的
OBJ文件不是我们常见的程序编译生产的目标文件，而是一种定义物体几何模型的
3D文件，最初是
Wavefront的标准
3D模型文件，后来被广泛应用到各种应用软件中。
OBJ文件可以是二进制文件，也可以是
ASCII文件，其中二进制格式文件的扩展名是
.mod，
ASCII格式文件的扩展名是
.obj。

OBJ
文件支持多边形几何体和自由形状的几何体。多边形几何体使用点、线、面来表示物体，而自由形状几何体使用曲线、曲面来表示物体。

在
OBJ文件中数据的表达方式是

type data

type表示数据类型，
data表示对应的数据。如
v 1.0 0.0 1.0就表示一个坐标点（
1.0,
0.0, 1.0）。
OBJ文件中可以包含以下数据类型，括号内是对应数据的命令名称。

1
、顶点数据

几何顶点(v)

纹理顶点(vt)

顶点法向量(vn)

参数空间顶点(vp)

2
、自由形状的曲线/
曲面

Bezier
、B
样条、Cardinal
、Taylor(cstype)

度数(deg)

基准矩阵(bmat)

步长(step)

3
、基本元素

点(p)

线(l)

面(f)

曲线(curv)

2
维曲线(curv2)

曲面(surf)

4
、自由形状曲线/
曲面语句

参数值(parm)

外部调整循环 (trim
)

内部调整循环(hole
)

特殊曲线 (scrv
)

特殊点 (sp
)

完成语句 (end
)

自由形体面之间的连接 (con
)

OBJ整个文件的结构包含

组

•
组名 (g
)

•
光滑组(s
)

•
合并组 (mg
)

•
物体名 (o
)

显示/
渲染属性

•
斜角插值(bevel
)

•
颜色插值 (c_interp
)

•
淡入淡出插值 (d_interp
)

•
细节级别 (lod
)

•
材质名称 (usemtl
)

•
材质库 (mtllib
)

• shadow casting (shadow_obj
)

•
光线跟踪 (trace_obj
)

•
曲线逼近方法 (ctech
)

•
曲面逼近方法 (stech
)

下面我们再来举例说明
OBJ的文件格式。先看一个四边形的
OBJ文件
square.obj。

#
square.obj

v 0.000000 2.000000
0.000000

v 0.000000 0.000000 0.000000

v 2.000000 0.000000 0.000000

v 2.000000 2.000000 0.000000

f 1 2 3 4

其中
4个
v 表示四个顶点坐标，
f 表示多边形，最后一行表示一个有四个顶点的多边形。其顶点是顶点序号来表示的。
#
表示注释。
又如

#
twosquare.obj

v 0.000000 2.000000
0.000000

v 0.000000 0.000000
0.000000

v 2.000000 0.000000
0.000000

v 2.000000 2.000000
0.000000

v 4.000000 0.000000
-1.255298

v 4.000000 2.000000
-1.255298

vn 0.000000 0.000000
1.000000

vn 0.000000 0.000000
1.000000

vn 0.276597 0.000000
0.960986

vn 0.276597 0.000000
0.960986

vn 0.531611 0.000000
0.846988

vn 0.531611 0.000000
0.846988

# 6 vertices

# 6 normals

g all

s 1

f 1//1 2//2 3//3
4//4

f 4//4 3//3 5//5
6//6

# 2 elements

对上面
twosqaure.obj
的数据解释如下
：
vn
表示顶点法向量
，
g
表示
group
，
all
是
group
的名字。下面的两个
face
都属于这个
group，直到下一个
g 命令或者文件结束为止。
s 表示平滑组，而1是group all的序号。

在最后两行中
1//1中，第一个
1表示顶点序号，后一个
1表示顶点法向量序号，中间表示纹理向量序号，对应于由
vt 命令定义的各行。
2//2，
3//3，
4//4，含义一样。

接下来再看一个利用材质的例子
colorcube.obj文件。

#
colorcube.obj

mtllib master.mtl
#
本OBJ
文件要用到一个材质文件master.mtl
，这个文件

#
和OBJ
文件在同一个目录下

v 0.000000 2.000000
2.000000

v 0.000000 0.000000
2.000000

v 2.000000 0.000000
2.000000

v 2.000000 2.000000
2.000000

v 0.000000 2.000000
0.000000

v 0.000000 0.000000
0.000000

v 2.000000 0.000000
0.000000

v 2.000000 2.000000
0.000000

# 8
个顶点

g front
#
组
front
，到下一个g
结束

usemtl red
#
表示此后的物体使用名叫red
的材质，直到下一个usemtl
命令为止。

#
材质red
由master.mtl
定义

f 1 2 3 4

g back

usemtl blue

f 8 7 6 5

g right

usemtl green

f 4 3 7 8

g top

usemtl gold

f 5 1 4 8

g left

usemtl orange

f 5 6 2 1

g bottom

usemtl purple

f 2 6 7 3

# 6 elements

v 0.000000 2.000000
0.000000

v 0.000000 0.000000
0.000000

v 2.000000 0.000000
0.000000

v 2.000000 2.000000
0.000000

vt 0.000000 1.000000
0.000000

vt 0.000000 0.000000 0.000000

vt 1.000000 0.000000
0.000000

vt 1.000000 1.000000
0.000000

# 4 vertices

usemtl copper

f 1/1 2/2 3/3 4/4

master.mtl文件的内容是：

#master.mtl

newmtl red
#
定义一个名叫red
的材质

Ka 0 0 0
# Ka,Kd,Ks,illum,Ns
分别定义环境光、漫射光、镜面光、散射

#
光和#emission
和 shiness
参数

Kd 1 0 0

newmtl blue

Ka 0 0 0

Kd 0 0 1

newmtl green

Ka 0 0 0

Kd 0 1 0

newmtl gold

Ka 0.247250 0.199500
0.074500

Kd 0.751640 0.606480
0.226480

Ks 0.628281 0.555802
0.366065

illum 0

Ns 51.200001

newmtl orange

Ka 0 0 0

Kd 0.9 0.5 0

newmtl purple

Ka 0 0 0

Kd 0.7 0 0.9

newmtl copper

Ka 0.329412 0.223529
0.027451

Kd 0.780392 0.568627
0.113725

Ks 0.992157 0.941176
0.807843

Ns 27.897400

上面的几个例子涉及的是
OBJ文件中最基本的数据，其他的数据和命令的详细说明可以参考
OBJ文件规范。该规范文件可在所附的
CD-ROM中找到。

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