DirectX术语之 .X文件格式

本文主要是介绍DirectX术语之 .X文件格式，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1. X文件简介

在D3D中, X文件主要是用来存储网格数据的,当然不光是网格数据,它还用来存储有关纹理,动画及用户定义的对象的一些数据.
X文件还是模板驱动(Template-Driven)的,也就是说它存储数据的格式是基于模板的. 这使得这种文件格式具有结构自由,内容丰富,易应用,可移植性高等优点.

2. X文件中的模板(Template)

模板定义了数据流是怎样被格式化的，也就是告诉你对于一个3D模型的各种数据，它们是以什么格式存放在数据流中的（这里指文件）。

a. 模板的格式
在X文件中，一般会有如下所示的格式：

template { // 模板名
// 一个全局唯一ID, 用来唯一标识该模板
<member 1>; // 成员变量1
…
; // 成员变量n
[restrictions] // 模板约束，下面会提到
}

b. 模板约束
根据模板约束的不同形式，我们可将模板分成以下三类：
(a). 开放式模板( Open Tamplate )
开放式模板指除了模板本身定义的成员变量外，我们还可以向模板中添加其他的成员变量，来达到定制模板的目的。下面是一个开放式模板实例：

template Mesh {
<3D82AB44-62DA-11cf-AB39-0020AF71E433>
DWORD nVertices;
array Vector vertices[nVertices];
DWORD nFaces;
array MeshFace faces[nFaces];
[ … ] // 该字符串表明该模板为开放式模板
}

(b). 约束模板 ( Restricted Tamplate )
与开放式模板相比，我们只能向约束模板中添加有限几种类型的数据成员，这些数据类型由模板枚举出来，下面是一个开约束模板实例：

template FileSystem {

STRING name;
[ Directory , File ] // 表明为约束模板
}

©. 封闭式模板( Closed Tamplate )
与上面两种类型的模板相比，封闭式模板的数据成员是固定的，我们不能向里面添加另外的成员。下面是一个封闭式模板实例：

template Vector {
<3D82AB5E-62DA-11cf-AB39-0020AF71E433>
FLOAT x;
FLOAT y;
FLOAT z;
} // A closed template

c. 常用的模板类型
以下是一些常用的模板类型，我做了一些简单的注释，详细资料可以查DirectX8.0 SDK文档。

// 标题模板， 给出一些附加的X文件信息，如版本信息。
template Header { // 标题模板， 给出一些附加的X文件信息，如版本信息。
<3D82AB43-62DA-11cf-AB39-0020AF71E433>
WORD major; // 大版本号
WORD minor; // 小版本号
DWORD flags;
}

// 向量模板， 定义一个向量 (x,y,z)
template Vector {
<3D82AB5E-62DA-11cf-AB39-0020AF71E433>
FLOAT x;
FLOAT y;
FLOAT z;
}

// 颜色模板，定义一带alpha的颜色值
template ColorRGBA {
<35FF44E0-6C7C-11cf-8F52-0040333594A3>
FLOAT red;
FLOAT green;
FLOAT blue;
FLOAT alpha;
}

// 颜色模板，定义一不带alpha的颜色值
template ColorRGB {

FLOAT red;
FLOAT green;
FLOAT blue;
}

// 材质模板，定义材质属性
template Material {
<3D82AB4D-62DA-11cf-AB39-0020AF71E433>
ColorRGBA faceColor; // 材质颜色
FLOAT power; // 高亮光强度
ColorRGB specularColor; // 高亮光颜色
ColorRGB emissiveColor; // 发散光颜色
[…] // 可添加其他成员
}

// 网格面模板，定义网格中的一个面（ 即图元，还记得网格的概念吗）
template MeshFace {
<3D82AB5F-62DA-11cf-AB39-0020AF71E433>
DWORD nFaceVertexIndices; // 该面包含的定点数
array DWORD faceVertexIndices[nFaceVertexIndices]; // 面的顶点数据索引列表
}

// 网格模板， 定义网格数据格式
template Mesh {
<3D82AB44-62DA-11cf-AB39-0020AF71E433>
DWORD nVertices; // 网格顶点数
array Vector vertices[nVertices]; // 网格顶点数据列表
DWORD nFaces; // 网格面数
array MeshFace faces[nFaces]; // 网格面的数据列表
[…] // 可添加其他成员
}

3. X文件格式
   D3D的X文件拥有自己的一套完整的语法规则，以下是一个完整X文件，它存储了一个正方形网格的数据。该正方形有两个面，一面为红色，一面为蓝色。

1 xof 0302txt 0064
2
3 // A single rectangle with two faces
4 // Author: Jacky 2002/04/22
5
6
7 Header
8 {
9 1;
10 0;
11 1;
12 }
13
14 Material Face1Material // Material 1
15 {
16 1.0; 0.0; 0.0; 1.0;; // 红色
17 0.0;
18 0.0; 0.0; 0.0; 0.0;;
19 0.0; 0.0; 0.0; 0.0;;
20
21 }
22
23 Material Face2Material // Material 2
24 {
25 0.0; 0.0; 1.0; 1.0;; // 蓝色
26 0.0;
27 0.0; 0.0; 0.0; 0.0;;
28 0.0; 0.0; 0.0; 0.0;;
29
30 }
31
32 Mesh Face
33 {
34 4; // 该网格包含四个顶点
35 -1.0; -1.0; 0.0;, // 顶点0坐标
36 -1.0; 1.0; 0.0;, // 顶点1坐标
37 1.0; 1.0; 0.0;, // 顶点2坐标
38 1.0; -1.0; 0.0;; // 顶点3坐标
39
40 2; // 该网格包含两个面
41 4; 0, 1, 2, 3;, // 网格正面，4表示该面有四个顶点，后面是顶点数据的索引
42 4; 3, 2, 1, 0;; // 网格反面
43
44 MeshMaterialList // 材质列表，为每个面分配一个材质
45 {
46 2;
47 2;
48 0, 1;;
49 { Face1Material }
50 { Face2Material }
51 }
52
53 }

a. 第1行，x文件的标题
xof ------ 表明该文件类型是X文件
0302 ----- 表明该文件大版本号为03， 小版本号为02，该版本号一般不会变
txt ------ 表明该文件为文本文件，同样"bin"为二进制文件，"tzip"为压缩文本文件，
"bzip"为压缩二进制文件。
0064 ----- 表明使用64位的浮点数。同样，0032表示使用32位的浮点数。
注意： 该标题字符串必须放在X文件的第一行。

b. 第3-4行，注释
在X文件中， 符号"//“或”#"用来表示注释。

c. 第7-12行，该文件的标题模板数据
该模板数据同最前的标题字符串相对应，用来说明该文件的一些信息。

d. 第14-30行，定义了两个材质，分别具有红色和蓝色属性。
在模板的数据中，要注意逗号和分号的使用。这方面的内容可查SDK的文档。

e. 第32-53行，给出了该网格的模板数据，可参见注释。

之前在玩directx编程的时候，对于组织3D网格模型数据的文件，我用过几种格式，分别是.x，.obj，.sdkmesh等等，.x文件用得比较多，.obj文件比较简单，.sdkmesh是要用directx SDK里面的工具转化而成的，看SDK文档说推荐用它，因为会比较高效（好久以前看的了，好像是这样）。在这里对.x文件进行分析一下，对于以后使用physX，bullet等做物理模拟碰、撞检测等会有帮助，因为之前看physX SDK里面的sample是对.obj的文件进行解析然后才cook成可以用于检测碰撞的模型的。

1、每个.x文件都是以一个header开头，如下所示。xof代表这是一个.x文件，0302代表.x文件是使用3.2版本的模板，txt代表接下来的.x文件是用text格式存储的，而不是二进制。最后的0032是浮点数的位数是32位。

xof 0302txt 0032

2、在.x文件中，你可以看到很多templates，template定义了如何存储一个数据对象，用户可以自己定义具体的格式，可以把它想象成c++里面的类，template的实例为数据对象。每个template有一个GUID，DirectX用这个大数来识别template。Directx3D中预定义好的template在rmxftmpl.h中，GUID在rmxfguid.h中。模板所允许的数据类型成为可选成员，这些可选成员作为数据对象的子对象来保存，子对象可以是另一种数据类型的引用。每个模板都可以容纳任何类型的数据，任何数据类型的组合都可以在一个模板里面使用。
下面是一个模板。模板的名字是Header，可以由数字、字符、下划线组成，但是不能用数字开头。第二行是GUID，第三四五行是数据成员

template Header {
<3D82AB43-62DA-11cf-AB39-0020AF71E433>
WORD major;
WORD minor;
DWORD flags;
}
模板中有一个部分是用户控制模板的限制程度，一个模板可以是开放的、闭合的或者是受限的。开放的模板的定义在结束部位有一个待展开的方括号

[…]表示它可以包含其他数据类型，封闭模板不能包含其他任何数据结构，受限模板只能包含特定的数据结构。可以看到下面模板的最后一部分是[…]。

template Mesh
{
<3D82AB44-62DA-11CF-AB39-0020AF71E433>
DWORD nVertices;
array Vector vertices[nVertices];
DWORD nFaces;
array MeshFace faces[nFaces];
[…]
}
在.x文件中使用frame来对一个网格模型的不同部分进行组织和管理。框架仅仅是一个外壳，在框架中通常需要包含具体的网格和一个框架变换矩阵，其中框架变换矩阵用于指定该框架包含的部分再整个模型中的初始位置，FrameTransformMatrix是定义框架的本地转换矩阵，是一个4X4的矩阵，共16个浮点数据。框架可以嵌套，即一个宽假可以由许多子框架组成。在.x文件可以看到Frame Frame_SCENE_ROOT，这个为最上层的一个框架。

template Frame
{
< 3D82AB46-62DA-11CF-AB39-0020AF71E433 >
[…]
}
template FrameTransformMatrix
{
< F6F23F41-7686-11cf-8F52-0040333594A3 >
Matrix4x4 frameMatrix;
}
template Matrix4x4
{
< F6F23F45-7686-11cf-8F52-0040333594A3 >
array float matrix[16];
}
2、.x文件广泛用于包含一个mesh信息，一个标准的Mesh模板包含有过多的信息，很多是可选的。

AnimationSet动画的组合，包括一个活多个Animation。

Animation 描述一个动画，包含一个或几个AnimationKey

AnimationKey动画键，定义具体的动作数据，包括一些列旋转、移动、放缩、矩阵变换。

ColorRGB定义RGB对象，包括三个Float的值，分别是R、G、B。

ColorRGBA 定义RGBA对象。包括四个Float的值，分别是R、G、B、alpha。

Coords2d 定义纹理坐标向量，包括两个Float值，分别是u、v。

FloatKeys 定义浮点数组，用来定义动画键数值，包括两个部分：浮点值个数，浮点值列表。

Material 定义材质信息，可以被应用到一个完整的Mesh对象，也可以应用到其中的一个面。包含1.FaceColor环境光 2.Power镜面反射的强度 3.specularcolor镜面反射 等等。

Matrix4X4 定义4X4矩阵，16个浮点数值。

Mesh 定义个Mesh对象，共有9个部分组成：1、包含的顶点数 2、顶点列表，一个顶点包含三个浮点值 3、面数 4、面的顶点索引列表，每个面包含三个顶点 5、MeshFaceWraps 结构，暂时无用 6、MeshTextureCoords 纹理坐标，可选 7、MeshNormals 法向，可选 8、MeshVertexColors 顶点颜色，默认为白色 9、MeshMaterialList 材质，不提供的话默认为白色。

MeshFace 面索引，包含两部分：面数，定点索引构成的面数组。

MeshTextureCoords 定义纹理坐标，包括：纹理坐标的个数，纹理坐标（每个纹理坐标有两个浮点值）。

MeshMaterialList 定义材质的应用，包括：多少个材质被使用，材质影响面的个数，面索引。

MeshNormals 定义Mesh的法向量，包括4部分：nNormals法向量的个数=顶点数，Normals顶点法向量列表，nFaceNormals面的个数，FaceNormals面对应的法向量。

MeshVertexColors 指定顶点的颜色代替原来的材质，包含：顶点数目，颜色索引

TextureFilename 纹理的名称，字符串类型。

VertexDuplicationIndices 保留副本，用于精简Mesh的操作，包含：顶点数，原始顶点数，实际顶点数。

XSkinMeshHeader 描述被导出的SkinMesh相关信息，影响一个顶点的最多变换数目，影响每个面三个顶点的最大变换数目，影响一个顶点的骨骼数。

TimedFloatKeys 时间值，用于Animaterkey中定义时间间隔。

Vector三维向量，三个浮点值。

SkinWeights 定义骨骼影响权重。包括以下几个部分：骨骼的名字，有多少个权重值，顶点的索引列表，相对应的影响顶点索引列表，本地转换矩阵，转换到骨骼空间。

        之前在玩directx编程的时候，对于组织3D网格模型数据的文件，我用过几种格式，分别是.x，.obj，.sdkmesh等等，.x文件用得比较多，.obj文件比较简单，.sdkmesh是要用directx SDK里面的工具转化而成的，看SDK文档说推荐用它，因为会比较高效（好久以前看的了，好像是这样）。在这里对.x文件进行分析一下，对于以后使用physX，bullet等做物理模拟碰、撞检测等会有帮助，因为之前看physX SDK里面的sample是对.obj的文件进行解析然后才cook成可以用于检测碰撞的模型的。

1、每个.x文件都是以一个header开头，如下所示。xof代表这是一个.x文件，0302代表.x文件是使用3.2版本的模板，txt代表接下来的.x文件是用text格式存储的，而不是二进制。最后的0032是浮点数的位数是32位。

xof 0302txt 0032

2、在.x文件中，你可以看到很多templates，template定义了如何存储一个数据对象，用户可以自己定义具体的格式，可以把它想象成c++里面的类，template的实例为数据对象。每个template有一个GUID，DirectX用这个大数来识别template。Directx3D中预定义好的template在rmxftmpl.h中，GUID在rmxfguid.h中。模板所允许的数据类型成为可选成员，这些可选成员作为数据对象的子对象来保存，子对象可以是另一种数据类型的引用。每个模板都可以容纳任何类型的数据，任何数据类型的组合都可以在一个模板里面使用。

        下面是一个模板。模板的名字是Header，可以由数字、字符、下划线组成，但是不能用数字开头。第二行是GUID，第三四五行是数据成员

template Header {<3D82AB43-62DA-11cf-AB39-0020AF71E433>WORD major;WORD minor;DWORD flags;
}

模板中有一个部分是用户控制模板的限制程度，一个模板可以是开放的、闭合的或者是受限的。开放的模板的定义在结束部位有一个待展开的方括号

[...]表示它可以包含其他数据类型，封闭模板不能包含其他任何数据结构，受限模板只能包含特定的数据结构。可以看到下面模板的最后一部分是[...]。

template Mesh
{<3D82AB44-62DA-11CF-AB39-0020AF71E433>DWORD nVertices;array Vector vertices[nVertices];DWORD nFaces;array MeshFace faces[nFaces];[...]
}

在.x文件中使用frame来对一个网格模型的不同部分进行组织和管理。框架仅仅是一个外壳，在框架中通常需要包含具体的网格和一个框架变换矩阵，其中框架变换矩阵用于指定该框架包含的部分再整个模型中的初始位置，FrameTransformMatrix是定义框架的本地转换矩阵，是一个4X4的矩阵，共16个浮点数据。框架可以嵌套，即一个宽假可以由许多子框架组成。在.x文件可以看到Frame Frame_SCENE_ROOT，这个为最上层的一个框架。

template Frame
{< 3D82AB46-62DA-11CF-AB39-0020AF71E433 >[...]			
} 
template FrameTransformMatrix
{< F6F23F41-7686-11cf-8F52-0040333594A3 >Matrix4x4 frameMatrix;
} 
template Matrix4x4
{< F6F23F45-7686-11cf-8F52-0040333594A3 >array float matrix[16];
} 

2、.x文件广泛用于包含一个mesh信息，一个标准的Mesh模板包含有过多的信息，很多是可选的。

AnimationSet动画的组合，包括一个活多个Animation。

Animation 描述一个动画，包含一个或几个AnimationKey

AnimationKey动画键，定义具体的动作数据，包括一些列旋转、移动、放缩、矩阵变换。

ColorRGB定义RGB对象，包括三个Float的值，分别是R、G、B。

ColorRGBA 定义RGBA对象。包括四个Float的值，分别是R、G、B、alpha。

Coords2d 定义纹理坐标向量，包括两个Float值，分别是u、v。

FloatKeys 定义浮点数组，用来定义动画键数值，包括两个部分：浮点值个数，浮点值列表。

Material 定义材质信息，可以被应用到一个完整的Mesh对象，也可以应用到其中的一个面。包含1.FaceColor环境光 2.Power镜面反射的强度 3.specularcolor镜面反射 等等。

Matrix4X4 定义4X4矩阵，16个浮点数值。

Mesh 定义个Mesh对象，共有9个部分组成：1、包含的顶点数 2、顶点列表，一个顶点包含三个浮点值 3、面数 4、面的顶点索引列表，每个面包含三个顶点 5、MeshFaceWraps 结构，暂时无用 6、MeshTextureCoords 纹理坐标，可选 7、MeshNormals 法向，可选 8、MeshVertexColors 顶点颜色，默认为白色 9、MeshMaterialList 材质，不提供的话默认为白色。

MeshFace 面索引，包含两部分：面数，定点索引构成的面数组。

MeshTextureCoords 定义纹理坐标，包括：纹理坐标的个数，纹理坐标（每个纹理坐标有两个浮点值）。

MeshMaterialList 定义材质的应用，包括：多少个材质被使用，材质影响面的个数，面索引。

MeshNormals 定义Mesh的法向量，包括4部分：nNormals法向量的个数=顶点数，Normals顶点法向量列表，nFaceNormals面的个数，FaceNormals面对应的法向量。

MeshVertexColors  指定顶点的颜色代替原来的材质，包含：顶点数目，颜色索引

TextureFilename  纹理的名称，字符串类型。

VertexDuplicationIndices  保留副本，用于精简Mesh的操作，包含：顶点数，原始顶点数，实际顶点数。

XSkinMeshHeader  描述被导出的SkinMesh相关信息，影响一个顶点的最多变换数目，影响每个面三个顶点的最大变换数目，影响一个顶点的骨骼数。

TimedFloatKeys 时间值，用于Animaterkey中定义时间间隔。

Vector三维向量，三个浮点值。

SkinWeights 定义骨骼影响权重。包括以下几个部分：骨骼的名字，有多少个权重值，顶点的索引列表，相对应的影响顶点索引列表，本地转换矩阵，转换到骨骼空间。

这篇关于DirectX术语之 .X文件格式的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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