PLY文件格式

一、PLY简介

PLY文件格式是Stanford大学开发的一套三维mesh模型数据格式，图形学领域内很多著名的模型数据，比如Stanford的三维扫描数据库（其中包括很多文章中会见到的Happy Buddha, Dragon, Bunny兔子），Geogia Tech的大型几何模型库，北卡(UNC)的电厂模型等，最初的模型都是基于这个格式的。

PLY多边形文件格式的开发目标是建立一套针对多边形模型的，结构简单但是能够满足大多数图形应用需要的模型格式，而且它允许以ASCII码格式或二进制形式存储文件。PLY的开发者希望，这样一套既简单又灵活的文件格式，能够帮助开发人员避免重复开发文件格式的问题。然而由于各种各样的原因，在工业领域内，新的文件格式仍然在不断的出现，但是在图形学的研究领域中，PLY还是种常用且重要的文件格式。

PLY作为一种多边形模型数据格式，不同于三维引擎中常用的场景图文件格式和脚本文件，每个PLY文件只用于描述一个多边形模型对象(Object)，该模型对象可以通过诸如顶点、面等数据进行描述，每一类这样的数据被称作一种元素(Element)。相比于现代的三维引擎中所用到的各种复杂格式，PLY实在是种简单的不能再简单的文件格式，但是如果仔细研究就会发现，就像设计者所说的，这对于绝大多数的图形应用来说已经是足够用了。

二、PLY结构

PLY的文件结构简单：文件头加上元素数据列表。其中文件头中以行为单位描述文件类型、格式与版本、元素类型、元素的属性等，然后就根据在文件头中所列出元素类型的顺序及其属性，依次记录各个元素的属性数据。

典型的PLY文件结构：

        头部

        顶点列表

        面片列表

      （其他元素列表）

头部是一系列以回车结尾的文本行，用来描述文件的剩余部分。头部包含一个对每个元素类型的描述，包括元素名（如“边”），这个元素在工程里有多少，以及一个与这个元素关联的不同属性的列表。头部还说明这个文件是二进制的或者是ASCII的。头部后面的是一个每个元素类型的元素列表，按照在头部中描述的顺序出现。

下面是一个立方体的完整ASCII描述。大括号中的注释不是文件的一部分，它们是这个例子的注解。文件中的注释一般在
“comment”开始的关键词定义行里。

[plain] view
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<span style="font-size:16px;">ply
format ascii 1.0 { ascii/二进制，格式版本数 }
comment made by anonymous { 注释关键词说明，像其他行一样 }
comment this file is a cube
element vertex 8 { 定义“vertex”（顶点）元素，在文件中有8个 }
property float32 x { 顶点包含浮点坐标“x”}
property float32 y { y 坐标同样是一个顶点属性 }
property float32 z { z 也是坐标 }
element face 6 { 在文件里有6个“face”（面片） }
property list uint8 int32 vertex_index { “vertex_indices”（顶点素引）是一列整数 }
end_header { 划定头部结尾 }
0 0 0 { 顶点列表的开始 }
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 { 面片列表开始 }
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>

这个例子说明头部的基本组成。头部的每个部分都是一个以关键词开头，以回车结尾的ASCII串。"ply"是文件的头四个字符。

跟在文件头部开头之后的，是关键词“format”和一个特定的ASCII或者二进制的格式，接下来是一个版本号。

再下面是多边形文件中每个元素的描述，在每个元素里还有多属性的说明。一般元素以下面的格式描述：

        element <元素名> <在文件中的个数>

        property <数据类型> <属性名-1>

        property <数据类型> <属性名-2>

        property <数据类型> <属性名-3>

属性罗列在“element”（元素）行后面定义，既包含属性的数据类型，也包含属性在每个元素中出现的次序。一个属性可以有三种数据类型：标量，字符串和列表。属性可能具有的标量数据类型列表如下：

名称      类型           字节数

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

         int8        字符                    1

         uint8      非负字符           1

         int16      短整型               2

         uint16    非负短整型       2

         int32      整型                   4

         uint32    非负整型           4

         float32 单精度浮点数 4

         float64 双精度浮点数 8

这些字节计数很重要，而且在实现过程中不能修改以使这些文件可移植。

使用列表数据类型的属性定义有一种特殊的格式：property list <数值类型> <数值类型> <属性名> ，这种格式，一个非负字符表示在属性里包含多少索引，接下来是一个列表包含许多整数。在这个边长列表里的每个整数都是一个顶点的索引。

另外一个立方体定义：

[plain] view
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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 { 顶点颜色开始 }
property green uint8
property blue uint8
element face 7
property list uint8 int32 vertex_index { 每个面片的顶点个数 }
element edge 5 { 物体里有5条边 }
property int32 vertex1 { 边的第一个顶点的索引 }
property int32 vertex2 { 第二个顶点的索引 }
property uint8 red { 边颜色开始 }
property uint8 green
property uint8 blue
end_header
0 0 0 255 0 0 { 顶点列表开始 }
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 { 面片列表开始，从一个三角形开始 }
3 0 2 3 { 另一个三角形 }
4 7 6 5 4 { 现在是一些四边形 }
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 { 边列表开始，从白边开始 }
1 2 255 255 255
2 3 255 255 255
3 0 255 255 255
2 0 0 0 0 { 以一个黑线结束 }

这个文件为每个顶点指定一个红、绿、蓝值。

为了说明变长vertex_index（顶点索引）的能力，物体的头两个面片是两个三角形而不是一个四边形。这意味着物体的面片数是7。这个物体还包括一个边列表。每条边包括两个指向说明边的顶点的指针。每条边也有一种颜色。上面定义的五条边指定了颜色，使文件里的两个三角形高亮。前四条边白色，它们包围两个三角形。最后一条边是黑的，他是分割三角形的边。

三、用户定义元素

上面的例子显示了顶点、面片和边三种元素的用法。PLY 格式同样允许用户定义它们自己的元素。定义新元素的格式于顶点、面片和边相同。这是头部定义材料属性的部分：

[plain] view
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element material 6
property ambient_red uint8 { 环绕颜色 }
property ambient_green uint8
property ambient_blue uint8
property ambient_coeff float32
property diffuse_red uint8 { 扩散（diffuse）颜色 }
property diffuse_green uint8
property diffuse_blue uint8
property diffuse_coeff float32
property specular_red uint8 { 镜面（specular）颜色 }
property specular_green uint8
property specular_blue uint8
property specular_coeff float32
property specular_power float32 { Phong 指数 }

这些行应该在头部顶点、面片和边的说明后直接出现。如果我们希望每个顶点有一个材质说明，我们可以将这行加在顶点属性末尾：property material_index int32

这个整数现在是一个到文件内包含的材质列表的索引。这可能诱使一个新应用的作者编制一些信的元素保存在PLY文件中。

转载自：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 原地址 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.