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keil obj 文件结构_OBJ文件格式详解

發(fā)布時(shí)間：2024/10/12 编程问答 31 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 keil obj 文件结构_OBJ文件格式详解小編覺(jué)得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

OBJ文件是Alias|Wavefront公司為它的一套基于工作站的3D建模和動(dòng)畫(huà)軟件"Advanced Visualizer"開(kāi)發(fā)的一種標(biāo)準(zhǔn)3D模型文件格式，很適合用于3D軟件模型之間的互導(dǎo)，也可以通過(guò)Maya讀寫(xiě)。比如你在3dsMax或LightWave中建了一個(gè)模型，想把它調(diào)到Maya里面渲染或動(dòng)畫(huà)，導(dǎo)出OBJ文件就是一種很好的選擇。目前幾乎所有知名的3D軟件都支持OBJ文件的讀寫(xiě)，不過(guò)其中很多需要通過(guò)插件才能實(shí)現(xiàn)。

OBJ文件是一種文本文件，可以直接用寫(xiě)字板打開(kāi)進(jìn)行查看和編輯修改。另外，有一種與此相關(guān)二進(jìn)制文件格式(*.MOD)，其作為專利未公開(kāi)，因此這里不作討論。

1、OBJ文件的特點(diǎn)

OBJ3.0文件格式支持直線(Line)、多邊形(Polygon)、表面(Surface)和自由形態(tài)曲線(Free-form Curve)。直線和多邊形通過(guò)它們的點(diǎn)來(lái)描述，曲線和表面則根據(jù)它們的控制點(diǎn)和依附于曲線類型的額外信息來(lái)定義，這些信息支持規(guī)則和不規(guī)則的曲線，包括那些基于貝塞爾曲線(Bezier)、B樣條(B-spline)、基數(shù)(Cardinal/Catmull-Rom)和泰勒方程(Taylor equations)的曲線。其他特點(diǎn)如下：

(1)OBJ文件是一種3D模型文件。不包含動(dòng)畫(huà)、材質(zhì)特性、貼圖路徑、動(dòng)力學(xué)、粒子等信息。

(2)OBJ文件主要支持多邊形(Polygons)模型。雖然也支持曲線(Curves)、表面(Surfaces)、點(diǎn)組材質(zhì)(Point Group Materials)，但Maya導(dǎo)出的OBJ文件并不包括這些信息。

(3)OBJ文件支持三個(gè)點(diǎn)以上的面，這一點(diǎn)很有用。很多其它的模型文件格式只支持三個(gè)點(diǎn)的面，所以導(dǎo)入Maya的模型經(jīng)常被三角化了，這對(duì)于我們對(duì)模型進(jìn)行再加工甚為不利。

(4)OBJ文件支持法線和貼圖坐標(biāo)。在其它軟件中調(diào)整好貼圖后，貼圖坐標(biāo)信息可以存入OBJ文件中，這樣文件導(dǎo)入Maya后只需指定一下貼圖文件路徑就行了，不需要再調(diào)整貼圖坐標(biāo)。

2、OBJ文件的基本結(jié)構(gòu)? ? OBJ文件不需要任何種文件頭(File Header)，盡管經(jīng)常使用幾行文件信息的注釋作為文件的開(kāi)頭。OBJ文件由一行行文本組成，注釋行以符號(hào)“#”為開(kāi)頭，空格和空行可以隨意加到文件中以增加文件的可讀性。有字的行都由一兩個(gè)標(biāo)記字母也就是關(guān)鍵字(Keyword)開(kāi)頭，關(guān)鍵字可以說(shuō)明這一行是什么樣的數(shù)據(jù)。多行可以邏輯地連接在一起表示一行，方法是在每一行最后添加一個(gè)連接符(\)。注意連接符(\)后面不能出現(xiàn)空格或Tab格，否則將導(dǎo)致文件出錯(cuò)。

下列關(guān)鍵字可以在OBJ文件使用。在這個(gè)列表中, 關(guān)鍵字根據(jù)數(shù)據(jù)類型排列，每個(gè)關(guān)鍵字有一段簡(jiǎn)短描述。

頂點(diǎn)數(shù)據(jù)(Vertex data)：　 ? ? ? ? v 幾何體頂點(diǎn)(Geometric vertices)

vt 貼圖坐標(biāo)點(diǎn)(Texture vertices)

vn 頂點(diǎn)法線(Vertex normals)

vp 參數(shù)空格頂點(diǎn) (Parameter space vertices)

自由形態(tài)曲線(Free-form curve)/表面屬性(surface attributes):　　 deg ? 度(Degree)

bmat ? 基礎(chǔ)矩陣(Basis matrix)

step ? 步尺寸(Step size)

cstype 曲線或表面類型 (Curve or surface type)

元素(Elements):　　 ? ? ?p ?點(diǎn)(Point)

l ?線(Line)

f ?面(Face)

curv ?曲線(Curve)

curv2 ?2D曲線(2D curve)

surf ?表面(Surface)

自由形態(tài)曲線(Free-form curve)/表面主體陳述(surface body statements):

parm 參數(shù)值(Parameter values )

trim 外部修剪循環(huán)(Outer trimming loop)

hole 內(nèi)部整修循環(huán)(Inner trimming loop)

scrv 特殊曲線(Special curve)

sp 特殊的點(diǎn)(Special point)

end ?結(jié)束陳述(End statement)

自由形態(tài)表面之間的連接(Connectivity between free-form surfaces):con 連接 (Connect)

成組(Grouping):

g ?組名稱(Group name)

s 光滑組(Smoothing group)

mg 合并組(Merging group)

o 對(duì)象名稱(Object name)

顯示(Display)/渲染屬性(render attributes):　　 ? ?bevel 導(dǎo)角插值(Bevel interpolation)

c_interp 顏色插值(Color interpolation)

d_interp 溶解插值(Dissolve interpolation)

lod 細(xì)節(jié)層次(Level of detail)

usemtl 材質(zhì)名稱(Material name)

mtllib 材質(zhì)庫(kù)(Material library)

shadow_obj ?投射陰影(Shadow casting)

trace_obj ?光線跟蹤(Ray tracing)

ctech ?曲線近似技術(shù)(Curve approximation technique)

stech ?表面近似技術(shù) (Surface approximation technique)

3、OBJ文件實(shí)例

的確挺難理解，下面通過(guò)實(shí)例來(lái)具體講解。讓我們來(lái)創(chuàng)建一個(gè)OBJ文件，內(nèi)容為一個(gè)四邊形，不過(guò)這一回我們不用3D軟件，而是用寫(xiě)字板來(lái)創(chuàng)建。打開(kāi)寫(xiě)字板，把下面的5行代碼寫(xiě)入，可以適當(dāng)加一點(diǎn)注釋。保存文件為文本格式，文件名為"myObj.obj"。

???v?-0.58?0.84?0

v?2.68?1.17?0

v?2.84?-2.03?0

v?-1.92?-2.89?0

f?1?2?3?4

注意：代碼最后一定要按一下回車把光標(biāo)切換到下一行，就是說(shuō)加一個(gè)換行符(\n)。否則會(huì)看到如下錯(cuò)誤信息：? ?// Error: line 1: OBJ file line 5: index out of range. //? ?// Error: line 1: Error reading file. //? ?在Maya中導(dǎo)入"myObj.obj"文件，會(huì)看到四邊形。這個(gè)四邊形的形狀是完全由前面的那5行代碼決定的。

我們來(lái)分析一下這些代碼。

v -0.58 0.84 0?畫(huà)一個(gè)四邊形需要四個(gè)頂點(diǎn)，這是第一個(gè)頂點(diǎn)，"v"表示頂點(diǎn)(vertex)，"-0.58"為這個(gè)頂點(diǎn)的X軸坐標(biāo)值，"0.84"為Y軸坐標(biāo)值，"0"為Z軸坐標(biāo)值。它的索引號(hào)是1。索引號(hào)是畫(huà)面時(shí)要用到的。? ?v 2.68 1.17 0 ?v 2.84 -2.03 0 ?v -1.92 -2.89 0?這分別是第二、三、四個(gè)頂點(diǎn)，它們的索引號(hào)分別是2，3，4。

f 1 2 3 4? ?現(xiàn)在開(kāi)始畫(huà)面，"f"表示面(face)，1，2，3，4是前面那四個(gè)頂點(diǎn)的索引號(hào)。請(qǐng)注意畫(huà)這個(gè)面連接點(diǎn)的順序，是從第一個(gè)點(diǎn)出發(fā)，依次連接第二、三、四個(gè)點(diǎn)。如果連接的順序不同所生成的面也會(huì)截然不同，例如"f 1 2 4 3"會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交迭的面。

面的連接點(diǎn)是按順時(shí)針排列或逆時(shí)針排列，將決定面的法線方向(面的反正)。例如："f 1 2 3 4"面的法線向外，"f 4 3 2 1"面的法線向里。面的連接點(diǎn)順序錯(cuò)誤，是導(dǎo)致導(dǎo)入模型產(chǎn)生碎面的一個(gè)重要原因。一個(gè)面不能出現(xiàn)兩個(gè)以上相同的頂點(diǎn)，這也是檢查OBJ文件出錯(cuò)的一個(gè)要點(diǎn)。例如："f 1 2 3 4 3"，有兩個(gè)相同的頂點(diǎn)，索引號(hào)是3。一個(gè)面出現(xiàn)兩個(gè)相同頂點(diǎn)，可能造成程序的內(nèi)存分配錯(cuò)誤。

下面來(lái)研究一下Maya導(dǎo)出的OBJ文件。? ?在Maya中創(chuàng)建一個(gè)多邊形立方體，選中這個(gè)立方體，選擇菜單"File -> Export Selection..."導(dǎo)出格式為OBJ，文件名為"cube.obj"，如果沒(méi)有此格式，請(qǐng)?jiān)赑lug-in Manager中載入"objExport.mll"。用寫(xiě)字板打開(kāi)"cube.obj"，可以看到如下代碼：

#?The?units?used?in?this?file?are?centimeters.

g?default

v?-0.500000?-0.500000?0.500000

v?0.500000?-0.500000?0.500000

v?-0.500000?0.500000?0.500000

v?0.500000?0.500000?0.500000

v?-0.500000?0.500000?-0.500000

v?0.500000?0.500000?-0.500000

v?-0.500000?-0.500000?-0.500000

v?0.500000?-0.500000?-0.500000

vt?0.000000?0.000000

vt?1.000000?0.000000

vt?0.000000?1.000000

vt?1.000000?1.000000

vt?0.000000?2.000000

vt?1.000000?2.000000

vt?0.000000?3.000000

vt?1.000000?3.000000

vt?0.000000?4.000000

vt?1.000000?4.000000

vt?2.000000?0.000000

vt?2.000000?1.000000

vt?-1.000000?0.000000

vt?-1.000000?1.000000

vn?0.000000?0.000000?1.000000

vn?0.000000?1.000000?0.000000

vn?0.000000?0.000000?-1.000000

vn?0.000000?-1.000000?0.000000

vn?1.000000?0.000000?0.000000

vn?-1.000000?0.000000?0.000000

s?off

g?pCube1

usemtl?initialShadingGroup

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

f?3/3/5?4/4/6?6/6/7?5/5/8

f?5/5/9?6/6/10?8/8/11?7/7/12

f?7/7/13?8/8/14?2/10/15?1/9/16

f?2/2/17?8/11/18?6/12/19?4/4/20

f?7/13/21?1/1/22?3/3/23?5/14/24

這個(gè)文件看起來(lái)稍復(fù)雜一些，用到了許多關(guān)鍵詞，你可以對(duì)照前面的列表查看一下每個(gè)關(guān)鍵詞的意思。我來(lái)解釋一下：

"vt 1.000000 0.000000"這句"vt"代表點(diǎn)的貼圖坐標(biāo)。

"vn 0.000000 0.000000 -1.000000"這句"vn"代表點(diǎn)的法線。

"s off"表示關(guān)閉光滑組。

"usemtl initialShadingGroup"表示使用的材質(zhì)。

"f 7/13/21"這時(shí)在面的數(shù)據(jù)中多了貼圖坐標(biāo)uv點(diǎn)和法線的索引號(hào)，索引號(hào)分別用左斜線(/)隔開(kāi)。

格式："f 頂點(diǎn)索引/uv點(diǎn)索引/法線索引"。

"g pCube1"表示組，這里的成組與Maya中的成組不一樣，這里的成組是指把"g pCube1"后出現(xiàn)的面都結(jié)合到一起，組成一個(gè)整的多邊形幾何體。

把"cube.obj"文件修改一下就知道成組的意思了。把"s off"這句后面的代碼替換成以下代碼：

usemtl?initialShadingGroup

g?pCube_Face1

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

g?pCube_Face2

f?3/3/5?4/4/6?6/6/7?5/5/8

g?pCube_Face3

f?5/5/9?6/6/10?8/8/11?7/7/12

g?pCube_Face4

f?7/7/13?8/8/14?2/10/15?1/9/16

g?pCube_Face5

f?2/2/17?8/11/18?6/12/19?4/4/20

g?pCube_Face6

f?7/13/21?1/1/22?3/3/23?5/14/24

導(dǎo)入Maya后可以看到，立方體的每個(gè)面是分離的，每個(gè)面的名稱分別是"pCube_Face(1~6)"，可見(jiàn)組的名稱其實(shí)就是單獨(dú)幾何體的名稱。

可不可以用中文命名幾何體(組)呢？試試就知道了，把前面的代碼改成：

usemtl?initialShadingGroup

g?立方體面1

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

g?立方體面2

f?3/3/5?4/4/6?6/6/7?5/5/8

g?立方體面3

f?5/5/9?6/6/10?8/8/11?7/7/12

g?立方體面4

f?7/7/13?8/8/14?2/10/15?1/9/16

g?立方體面5

f?2/2/17?8/11/18?6/12/19?4/4/20

g?立方體面6

f?7/13/21?1/1/22?3/3/23?5/14/24

試一下，會(huì)發(fā)現(xiàn)模型順利的導(dǎo)入了。雖然物體的名稱都變亂碼了，可這并不是很嚴(yán)重的事。不過(guò)使用中文名并不總是這么順利，把"g 立方體面1"這行改為"g 選擇"再試試看，這回導(dǎo)入時(shí)模型根本無(wú)法出現(xiàn)，只會(huì)出現(xiàn)如下的錯(cuò)誤信息：

// Error: line 1: Your OBJ file contains a line which is too long to be parsed. Please edit your obj file. //

// Error: line 1: Error reading file. //

由此可見(jiàn)，物體命名的不規(guī)范也是導(dǎo)致OBJ文件出錯(cuò)的原因之一。

關(guān)于Maya的物體命名，英文名是很保險(xiǎn)的，標(biāo)點(diǎn)符號(hào)中只有下劃線(_)可用，數(shù)字不能用放到名稱的開(kāi)頭，盡量不要用中、日、韓等雙字節(jié)文字。

OBJ文件不支持有孔的多邊形面。舉個(gè)例子說(shuō)明一下：選擇Maya的創(chuàng)建多邊形工具(Polygons -> Create Polyon Tool)，在視圖中畫(huà)一個(gè)四邊形，不要按回車，按Ctrl在四邊形中間點(diǎn)一下，可以繼續(xù)在四邊形中挖一個(gè)洞。把這個(gè)有孔的多邊形存成OBJ格式，在導(dǎo)入Maya時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)多邊形少了一塊。如果你把這也看成錯(cuò)誤，現(xiàn)在至少你已經(jīng)知道錯(cuò)誤的原因了，就是OBJ文件不支持有孔的多邊形面。

4、OBJ文件的實(shí)際問(wèn)題：

現(xiàn)在來(lái)討論一點(diǎn)比較實(shí)際的問(wèn)題吧，就是一旦你遇到了一個(gè)出錯(cuò)的OBJ文件，倒底該怎么辦？

當(dāng)你打開(kāi)OBJ文件后，往往會(huì)看到有幾萬(wàn)行的代碼，你恐怕還沒(méi)本事情一眼看出錯(cuò)誤所在行，除非程序的錯(cuò)誤信息中已經(jīng)告訴你錯(cuò)誤行。如果你不知道錯(cuò)誤在哪里，可以用排除法，弄清楚肯定正確的代碼范圍，通過(guò)縮減錯(cuò)誤代碼范圍定位錯(cuò)誤。例如，你先新建一個(gè)空的OBJ文件，把有錯(cuò)的OBJ文件代碼粘貼一半過(guò)來(lái)，然后把這個(gè)只有一半代碼的新OBJ文件導(dǎo)入Maya。如果這時(shí)沒(méi)有錯(cuò)誤信息，說(shuō)明錯(cuò)誤行是在另一半代碼中，可以從另一半代碼中再粘貼一部分代碼試試看；如果這時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，說(shuō)明錯(cuò)誤行就在粘貼的代碼中，可以把粘貼過(guò)來(lái)的代碼刪去一部分再試試看。就這樣，逐步縮減范圍直到找到錯(cuò)誤行為止。

這種方法雖然很麻煩，不過(guò)頗為有效。如果你不會(huì)編程，又遇到非常緊急的情況，這種方法還是值得一試的。

5、OBJ文件的更多細(xì)節(jié)：

簡(jiǎn)單的OBJ格式寫(xiě)法。

#?Simple?Wavefront?file

v?0.0?0.0?0.0

v?0.0?1.0?0.0

v?1.0?0.0?0.0

f?1?2?3

面可以使用負(fù)值索引，有時(shí)用負(fù)值索引描述面更為簡(jiǎn)便。

v?-0.500000?0.000000?0.400000

v?-0.500000?0.000000?-0.800000

v?-0.500000?1.000000?-0.800000

v?-0.500000?1.000000?0.400000

f?-4?-3?-2?-1

"f -4 -3 -2 -1"這句索引值"-3"表示從"f"這行往上數(shù)第3個(gè)頂點(diǎn)，就是"v -0.500000 0.000000 -0.800000"，其它的索引值以此類推。因此與這一行等效的正值索引寫(xiě)法為："f 1 2 3 4"? ? OBJ文件不包含面的顏色定義信息，不過(guò)可以引用材質(zhì)庫(kù)，材質(zhì)庫(kù)信息儲(chǔ)存在一個(gè)后綴是".mtl"的獨(dú)立文件中。關(guān)鍵字"mtllib"即材質(zhì)庫(kù)的意思。材質(zhì)庫(kù)中包含材質(zhì)的漫射(diffuse)，環(huán)境(ambient)，光澤(specular)的RGB(紅綠藍(lán))的定義值，以及反射(specularity)，折射(refraction)，透明度(transparency)等其它特征。"usemtl"指定了材質(zhì)之后，以后的面都是使用這一材質(zhì)，直到遇到下一個(gè)"usemtl"來(lái)指定新的材質(zhì)。

指定材質(zhì)的方法：

Cube?with?Materials：

#?This?cube?has?a?different?material

#?applied?to?each?of?its?faces.

mtllib?master.mtl

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?vertices

g?front

usemtl?red

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

貝塞爾片面(Bezier Patch)：

Maya不能導(dǎo)出OBJ格式的貝塞爾片面，卻能夠?qū)胨?dǎo)入的貝塞爾片面自動(dòng)轉(zhuǎn)換為Nurbs表面。

#?3.0?Bezier?patch

v?-5.000000?-5.000000?0.000000

v?-5.000000?-1.666667?0.000000

v?-5.000000?1.666667?0.000000

v?-5.000000?5.000000?0.000000

v?-1.666667?-5.000000?0.000000

v?-1.666667?-1.666667?0.000000

v?-1.666667?1.666667?0.000000

v?-1.666667?5.000000?0.000000

v?1.666667?-5.000000?0.000000

v?1.666667?-1.666667?0.000000

v?1.666667?1.666667?0.000000

v?1.666667?5.000000?0.000000

v?5.000000?-5.000000?0.000000

v?5.000000?-1.666667?0.000000

v?5.000000?1.666667?0.000000

v?5.000000?5.000000?0.000000

#?16?vertices

cstype?bezier

deg?3?3

#?Example?of?line?continuation

surf?0.000000?1.000000?0.000000?1.000000?13?14?\

15?16?9?10?11?12?5?6?7?8?1?2?3?4

parm?u?0.000000?1.000000

parm?v?0.000000?1.000000

end

#?1?element

基數(shù)曲線(Cardinal Curve)：

Maya好像不支持OBJ格式的曲線，導(dǎo)入時(shí)不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤信息，卻也不會(huì)出現(xiàn)曲線。

#?3.0?Cardinal?curve

v?0.940000?1.340000?0.000000

v?-0.670000?0.820000?0.000000

v?-0.770000?-0.940000?0.000000

v?1.030000?-1.350000?0.000000

v?3.070000?-1.310000?0.000000

#?6?vertices

cstype?cardinal

deg?3

curv?0.000000?3.000000?1?2?3?4?5?6

parm?u?0.000000?1.000000?2.000000?3.000000?end

#?1?element

貼圖映射(Texture-Mapped)：

#?A?2?x?2?square?mapped?with?a?1?x?1?square

#?texture?stretched?to?fit?the?square?exactly.

mtllib?master.mtl

v?0.000000?2.000000?0.000000

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總結(jié)

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编程问答

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總結(jié)

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