Unity Ply网格读取

Ply格式说明

The version 1.0 PLY format, 详细参见：https://ww2.mathworks.cn/help/vision/ug/the-ply-format.html

File Header

文件头示例’{}‘为说明：

ply                             {文件头}
format binary_big_endian 1.0    {数据格式以及版本}
element vertex 9200             {定义vertex元素}
property float x                {定义属性}
property float y
property float z
element face 18000              {定义面元素}
property list uchar int vertex_indices
end_header                      {这行后面就是数据了}

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

元素定义方式如下：

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

其中对应的<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

对于list的属性为：

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

在文件头里面还可以添加注释，具体格式如下：

comment <comment text>

Data

header之后存数据。按照之前约定的元素顺序和属性类型，依次存储。

Common Elements and Properties

常见元素和属性为：

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

附上项目路径：https://github.com/grassofsky/PlyImporter

关于unity导入网格主要需要考虑的问题有：

怎么支持颜色信息；
坐标系转换；
三角形顶点组成顺序转换；
距离单位；

因为通常的软件，在网格处理导出的时候，都是基于右手坐标系，顶点逆时针顺序表明网格的正面，距离单位不固定；而在unity中，坐标系是基于左手坐标系，同时顶点的顺时针顺序表明是网格的正面，网格的背面通常不参与绘制，unity自带的shader通常不支持基于顶点的颜色设置。为此，该项目在原有项目的基础上做了一些改进以及扩展。

PlyImporter

原始项目的说明见：https://github.com/3DBear/PlyImporter

PLY (Polygon File Format) importer for Unity.

在原来基础上的改动主要有

增加了PlyElement基类，专门用来处理不同的element，方便后期进行扩展，目前支持PlyFaceElement，PlyVertexElement；
增加了PlyProperty基类，处理不同的属性，按照属性的功能又分为PlyMultiProperty，用来支持单个property定义；PlyListProperty支持property list定义。

支持的功能以及需要满足的要求

1. element vertex

元素顶点支持的格式类似如下：

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必须同时出现；类型必须是float
nx,ny,nz必须同时出现；类型必须是float
red,green,blue,alpha属性必须同时出现；类型必须是uchar
property定义的顺序可以是乱序的；
vertex的名字是固定的；

2. element face

类似如下：

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中的具体index类型支持int和uint两种格式；
list中的count类型为uchar；

3. element g_material

考虑到unity中提供的shader一般不支持顶点颜色设置，此处对常规的ply进行了一定的扩展；在comment区域给出全局元素和属性的设置；

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，必须是uchar

4. element g_meshinfo

考虑到需要识别网格名称，引入该元素，具体如下：

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的类型必须是string；
具体的名字what_ever_you_want中不能带空格；
unit的值为mm/cm/m中的一个;
coordinate的值为right/left中的一个，right表示右手坐标系，left表示左手坐标系；
comment property string x_inner x前一个x_inner指的是unity坐标系中的x轴，后一个x对应网格数据中的x轴；用于定义坐标变换；
property的顺序也可变化；

5. data store order

必须先存储顶点element，然后再存储face element；

TODO

支持PlyEdgeElement；
Support for Binary Big Endian
PLY exporting