Новые возможности расширенного формата C3D для чтения и записи 3D-моделей

Предисловие от C3D Labs

***

В сложившейся ситуации разработчики систем автоматизированного проектирования стремятся всячески улучшить показатели загрузки. В частности, в машиностроительной САПР КОМПАС-3D предусмотрено несколько вариантов загрузки информации из файла: модель с историей построения, фасетная модель и габаритный ящик. Пользователь сам выбирает, что ему нужно, и, таким образом, задача решается на уровне приложения.

С другой стороны, разработчики формата JT предусмотрели на уровне архитектуры файла возможность передачи сразу двух представлений геометрии: граничного и полигонального. Это позволяет подгружать при первоначальной загрузке 3D-модели в приложение её фасетное представление (которое сразу может быть передано на отрисовку), а параллельно, если потребуется, загружать более «тяжелое» граничное представление, над которым производится большая часть пользовательских манипуляций в САПР. Учитывая, что JT является открытым форматом, то, соответственно, применить его можно не только в системах проектирования, но и в различных просмотрщиках 3D-моделей или в более сложных программах для работы с метаданными.

Как видно из предыдущих двух примеров, оптимизация работы с файлом является востребованной задачей на уровне конечного приложения, а также на более низком уровне. Поэтому в C3D Labs мы озаботились вопросами повышения производительности при работе с форматом C3D, который является родным для геометрического ядра C3D Modeler. В результате был разработан и реализован расширенный формат хранения геометрической модели, поддерживающий чтение из файла отдельных объектов модели в произвольном порядке и позволяющий получить информацию о структуре модели и ее объектах без загрузки всей модели из файла.

Рассмотрим работу с форматом C3D более подробно.

Стандартный формат C3D

Рисунок 1. Хранение объектов геометрической модели в стандартном формате C3D

• Информация о структуре модели или отдельных ее объектах может быть получена только после прочтения всей модели целиком.
• Загрузка объектов модели в произвольном порядке и импорт отдельных объектов невозможны, так как: а) информация о позиции хранения объекта в файле C3D отсутствует; б) объект может быть вложен в другой объект или ссылаться на такой объект, для которого не известна позиция хранения.

Расширенный формат C3D

Уже на стадии реализации потребовалось решить, куда стоит записывать характеристики объектов, позиции их хранения и информацию о выстроенной иерархии. Следовательно, был разработан механизм создания и хранения оглавления в файле модели. Независимое хранение объектов геометрической модели обеспечивается следующим образом:

• Внутри объекта записываются только те объекты, которые используются исключительно данным объектом. При этом объекты каждого уровня модели записываются в отдельный File Space, а в процессе записи файла можно переключаться между различными точками записи (рис. 2).
• В качестве ссылки на объект используется позиция его хранения в файле.

Рисунок 2. Хранение объектов геометрической модели в расширенном формате C3D

• тип объекта,
• имя объекта,
• габарит объекта и локальную систему координат (если есть),
• позицию записи/чтения объекта в файле (индекс кластера и смещение в нем),
• список непосредственных потомков узла,
• сведения об атрибутах объекта.

Применение в области САПР

Рисунок 3. Загрузка геометрических объектов из файла C3D (по наименованию, типу или размеру)

***