3D中的OBJ档案格式详解

OBJ档案是Alias|Wavefront公司为它的一套基于工作站的3D建模和动画软体"Advanced Visualizer"开发的一种标準3D模型档案格式，很适合用于3D软体模型之间的互导，也可以通过Maya读写。比如你在3dsMax或LightWave中建了一个模型，想把它调到Maya里面渲染或动画，导出OBJ档案就是一种很好的选择。目前几乎所有知名的3D软体都支持OBJ档案的读写，不过其中很多需要通过外挂程式才能实现。

OBJ档案是一种文本档案，可以直接用写字板打开进行查看和编辑修改。另外，有一种与此相关二进制档案格式(*.MOD)，其作为专利未公开，因此这里不作讨论。

OBJ3.0档案格式支持直线(Line)、多边形(Polygon)、表面(Surface)和自由形态曲线(Free-form Curve)。直线和多边形通过它们的点来描述，曲线和表面则根据它们的控制点和依附于曲线类型的额外信息来定义，这些信息支持规则和不规则的曲线，包括那些基于贝塞尔曲线(Bezier)、B样条(B-spline)、基数(Cardinal/Catmull-Rom)和泰勒方程(Taylor equations)的曲线。其他特点如下：

(1)OBJ档案是一种3D模型档案。不包含动画、材质特性、贴图路径、动力学、粒子等信息。

(2)OBJ档案主要支持多边形(Polygons)模型。虽然也支持曲线(Curves)、表面(Surfaces)、点组材质(Point Group Materials)，但Maya导出的OBJ档案并不包括这些信息。

(3)OBJ档案支持三个点以上的面，这一点很有用。很多其它的模型档案格式只支持三个点的面，所以导入Maya的模型经常被三角化了，这对于我们对模型进行再加工甚为不利。

(4)OBJ档案支持法线和贴图坐标。在其它软体中调整好贴图后，贴图坐标信息可以存入OBJ档案中，这样档案导入Maya后只需指定一下贴图档案路径就行了，不需要再调整贴图坐标。

OBJ档案不需要任何种档案头(File Header)，儘管经常使用几行档案信息的注释作为档案的开头。OBJ档案由一行行文本组成，注释行以符号“#”为开头，空格和空行可以随意加到档案中以增加档案的可读性。有字的行都由一两个标记字母也就是关键字(Keyword)开头，关键字可以说明这一行是什幺样的数据。多行可以逻辑地连线在一起表示一行，方法是在每一行最后添加一个连线符(\)。注意连线符(\)后面不能出现空格或Tab格，否则将导致档案出错。

下列关键字可以在OBJ档案使用。在这个列表中, 关键字根据数据类型排列，每个关键字有一段简短描述。

v 几何体顶点(Geometric vertices)

vt 贴图坐标点(Texture vertices)

vn 顶点法线(Vertex normals)

vp 参数空格顶点 (Parameter space vertices)

自由形态曲线(Free-form curve)/表面属性(surface attributes):

deg 度(Degree)

bmat 基础矩阵(Basis matrix)

step 步尺寸(Step size)

cstype 曲线或表面类型 (Curve or surface type)

p 点(Point)

l 线(Line)

f 面(Face)

curv 曲线(Curve)

curv2 2D曲线(2D curve)

surf 表面(Surface)

parm 参数值(Parameter values )

trim 外部修剪循环(Outer trimming loop)

hole 内部整修循环(Inner trimming loop)

scrv 特殊曲线(Special curve)

sp 特殊的点(Special point)

end 结束陈述(End statement)

con 连线 (Connect)

g 组名称(Group name)

s 光滑组(Smoothing group)

mg 合併组(Merging group)

o 对象名称(Object name)

bevel 导角插值(Bevel interpolation)

c_interp 颜色插值(Color interpolation)

d_interp 溶解插值(Dissolve interpolation)

lod 细节层次(Level of detail)

usemtl 材质名称(Material name)

mtllib 材质库(Material library)

shadow_obj 投射阴影(Shadow casting)

trace_obj 光线跟蹤(Ray tracing)

ctech 曲线近似技术(Curve approximation technique)

stech 表面近似技术 (Surface approximation technique)

OBJ里的面的索引可正可负，为正数时是指顶点的绝对索引，为负时(比如：f -a -b -c)，表示从该面位置开始，倒数的第a，b，c个顶点，vn,vt索引也一样。

OBJ档案不包含面的颜色定义信息，不过可以引用材质库，材质库信息储存在一个后缀是".mtl"的独立档案中。关键字"mtllib"即材质库的意思。

材质库中包含材质的漫射(diffuse)，环境(ambient)，光泽(specular)的RGB(红绿蓝)的定义值，以及反射(specularity)，折射(refraction)，透明度(transparency)等其它特徵。

"usemtl"指定了材质之后，以后的面都是使用这一材质，直到遇到下一个"usemtl"来指定新的材质。