探討OBJ模型格式

一、OBJ模型格式介紹

OBJ是一種 ASCII 格式的 3D 數字幾何體格式，用於表示 3D 幾何體模型，其中包含了三維模型的定點、紋理信息以及多邊形面片拓撲結構，可以保存為 *.obj 格式的文件。它是一個開放的文件格式，可以被廣泛應用於3D模型建模、動畫、遊戲開發等領域。

二、OBJ模型格式的組成

OBJ格式文件通常由三部分組成：頂點數據、紋理數據和面片數據。其中，頂點數據包含了模型各個頂點的坐標信息，紋理數據描述紋理的坐標和映射方式，面片描述了模型構成各個三角形的細節信息。

三、OBJ文件的頂點數據

OBJ文件的頂點數據通常使用v關鍵字標識，緊接着的三個數值就是該頂點的x、y、z坐標值，格式如下：

v 0.000000 0.000000 0.000000
v 0.000000 1.000000 0.000000
v 1.000000 1.000000 0.000000

在上述代碼中，前面的v表示該行描述了一個頂點，後面的三個數值表示該點在三維空間中的坐標。

四、OBJ文件的紋理數據

OBJ文件的紋理數據通常使用vt關鍵字標識，緊接着的兩個數值就是該點的紋理坐標u、v值，格式如下：

vt 0.000000 0.000000
vt 0.000000 1.000000
vt 1.000000 1.000000

在上述代碼中，前面的vt表示該行描述了一個紋理點，後面的兩個數值表示該點在紋理圖像中的u、v坐標。

五、OBJ文件的面片數據

OBJ文件的面片數據通常使用f關鍵字標識，後面跟着一組對頂點、紋理的引用，格式如下：

f 1/1 2/2 3/3
f 1/4 3/5 4/6

在上述代碼中，前面的f表示該行描述了一個三角形，後面的數值表示該三角形各個定點以及紋理的引用關係。

六、OBJ文件的材質數據

OBJ文件的材質數據提供了對指定材質的表面顏色、反射率、紋理等參數的描述。通常使用mtl文件來描述材質信息，使用mtllib關鍵字將mtl文件引用到obj文件中。

mtllib basic.mtl
usemtl Base_Color

七、OBJ文件的加載方式

在遊戲、動畫等實時場景渲染中，對模型的加載需要實現快速、高效的內存存儲和讀取。我們可以將OBJ格式的模型文件轉換為二進制格式，例如glTF，這樣可以更加快速地加載和渲染模型。另外，一些引擎和框架，例如three.js和babylon.js，在使用OBJ格式加載模型時，也提供了良好的支持以及對應的API和工具。

八、OBJ格式的優缺點

OBJ格式是一種開放、受支持度高的格式，在設計和開發3D模型時具有較廣泛的適用性。其數據結構簡單，易於使用和集成，並具有較大的兼容性。不過，OBJ格式在描述大型、細節豐富的模型時，會導致文件過大，加載時間過長等問題。

額外代碼示例：

 v 0.000000 0.000000 0.000000
 v 0.000000 1.000000 0.000000
 v 1.000000 1.000000 0.000000

 vt 0.000000 0.000000
 vt 0.000000 1.000000
 vt 1.000000 1.000000

 f 1/1 2/2 3/3