Obj模型之mtl文件格式

.mtl 文件（Material Library File）是材质库文件，与obj文件配合，把纹理颜色渲染到obj模型上。

描述的是物体的材质信息，ASCII存储，任何文本编辑器都可以打开和编辑。一个.mtl文件可以包含一个或多个材质定义，对于每个材质都包含材质的漫射(diffuse)，环境(ambient)，光泽(specular)的RGB的定义值，以及反射(specularity)，折射(refraction)，透明度(transparency)等其它特征，应用于物体的表面和顶点。

每个材质库文件的基本结构：

newmtl material_0
材质颜色光照定义
纹理贴图定义
反射贴图定义
newmtl material_1
材质颜色光照定义
纹理贴图定义
反射贴图定义
newmtl material_2
材质颜色光照定义
纹理贴图定义
反射贴图定义

例子：

newmtl material_0
Ka 1.000000 1.000000 1.000000
Kd 1.000000 1.000000 1.000000
Ks 1.000000 1.000000 1.000000
illum 2
Ns 0.000000
d 0.2
map_Kd textured_output.jpg

mtl 文件使用的关键字

1. newmtl: 定义新的材质组，后面参数为材质组名称

2. Ka: 环境反射（ambient color）
   有三种描述格式，三者是互斥的，不能同时使用
   *Ka r g b 用RGB颜色值用来表示，g、b是可选的，如果只指定了r的值，则g、b的值都等于r的值。三个参数一般取值范围0.0~1.0，在此范围外的值则相应的增加或减少反射率;

   • Ka spectral file.rfl factor 用一个rfl文件表示。factor是一个可选参数，表示.rfl文件中值的乘数，默认1.0；
   • Ka xyz x y z 用CIEXYZ值来表示，x、y、z是CIEXYZ颜色空间的各分量值。y和z两参数是可选的，如果只指定了x的值，则y和z的值等于r的值。三个参数一般取值范围为0.0~1.0。

3. Kd: 漫反射（diffuse color）

   • Kd r g b
   • Kd spectral file.rfl factor
   • Kd xyz x y z

4. Ks: 镜反射（specular color）

   • Ks r g b
   • Ks spectral file.rfl factor
   • Ks xyz x y z

5. Tf: 滤光透射率（specular color）

   • Tf r g b
   • Tf spectral file.rfl factor
   • Tf xyz x y z

6. Ke: 放射光（emissive color）

   • Ke r g b
   • Ke spectral file.rfl factor
   • Ke xyz x y z

7. illum： 照明度（illumination）
   illum num num取值范围0~10.

   值	意义
   0	Color on and Ambient off
   1	Color on and Ambient on
   2	Highlight on
   3	Reflection on and Ray trace on
   4	Transparency: Glass on / Reflection: Ray trace on
   5	Reflection: Fresnel on and Ray trace on
   6	Transparency: Refraction on / Reflection: Fresnel off and Ray trace on
   7	Transparency: Refraction on / Reflection: Fresnel on and Ray trace on
   8	Reflection on and Ray trace off
   9	Transparency: Glass on / Reflection: Ray trace off
   10	Casts shadows onto invisible surfaces

8. d，渐隐指数

   • d factor 表示物体融入背景的数量，取值范围0.0~·1.0，不写默认1.0（不透明），与真正的透明物体材质不一样，这个渐隐效果是不依赖于物体的厚度或者是否具有光谱特性。该渐隐效果对所有光照模型都有效。0完全透明；1 完全不透明。
   • d -halo factor 指定一种受观察者影响的渐隐效果。列如，对于定义一个d -halo 0 的球体，在它的中心是完全消隐的，而在表面边界将逐渐变得不透明。其中factor表示应用在材质上的渐隐率的最小值。而材质上具体的渐隐率将在这个最小值到1.0之间取值。其计算公式为：dissolve = 1.0 - (N * v)(1.0 - factor)

9. Ns: 反射指数
   Ns exponent指定材质的反射指数，定义了反射高光度。
   exponent是反射指数值，该值越高则高光越密集，一般取值范围在0~1000。

10. Sharpness： 清晰度（sharpness）
    Sharpness value 指定本地反射贴图的清晰度。如果材质中没有本地反射贴图定义，则将此值应用到预览中的全局反射贴图上。
    value可在0~1000中取值，默认60。值越高则越清晰。

11. Ni : 折射值描述（optical density）
    Ni ptical density指定材质表面的光密度，既折射值。
    ptical density是光密度值，可在0.001到10之间进行取值。若取值为1.0，光在通过物体的时候不发生弯曲。玻璃的折射率为1.5。取值小于1.0的时候可能回产生奇怪的结果，不推荐。

12. Tr 用于定义材质的Alpha透明度

• Tf: 材质的透射滤波（transmission filter），对应数据为r、g、b值
• map_Ka、map_Kd、 map_Ks 材质的环境，散射和镜面贴图，对应数据为贴图文件名称
• refl: 材质的反射属性

纹理映射

纹理映射可以对映射的相应材质参数进行修改，这个修改只是对原有存在的参数进行叠加修改，而不是替换原有参数，从而纹理映射在物体表面的表现上有很好的灵活性。

纹理映射只可以改变以下材质参数：

- Ka (color)
- Kd (color)
- Ks (color)
- Ns (color)
- d (scalar)

除以上参数外，表面法线也可以更改.

纹理文件可以有以下几种类型：

1. 纹理映射文件

• .mpc: 颜色纹理文件 color texture files -- 可以改变Ka，Kd，Ks的值
• .mps: 标量纹理文件 scalar texture files -- 可改变Ns, d, decal的值
• .mpb: 凹凸纹理文件 bump texture files -- 可改变面法线

2. 程序纹理文件

程序纹理文件是用数学公式计算纹理的样本值。有以下几种格式：

• .cxc
• .cxs
• .cxb

以下是mtl文件中对于纹理映射的描述格式：

1. map_Ka -options args filename

为环境反射指定颜色纹理文件(.mpc)或程序纹理文件(.cxc)或是一个位图文件（jpg、png等）。
在渲染的时候，Ka的值将再乘上map_Ka的值。
而map_Ka的可选项参数有以下几个：

• -blendu on | off
• -blendv on | off
• -cc on | off
• -clamp on | off
• -mm bse gain
• -o u v w
• -s u v w
• -t u v w
• -texres value

2. map_Kd -options args filename

为漫反射指定颜色纹理文件(.mpc)或程序纹理文件(.cxc)或是一个位图文件（jpg、png等）。
作用原理与可选参数和map_Ka同。

3. map_Ks -options args filename

为镜反射指定颜色纹理文件(.mpc)或程序纹理文件(.cxc)或是一个位图文件（jpg、png等）。
作用原理与可选参数和map_Ka同。