OBJ

OBJ

아래 이미지 어딘가 익숙하지 않은가?
3D 모델링에서 샘플로 자주 쓰이는 스탠포드 토끼(Stanford bunny)다.
요 근래에는 찾아보기 힘들지만 2D 그래픽스에서의 레나 포르센 포지션이라 할 수 있겠다.

아무튼 이런 파일들이 우리 눈에 보이기 전에는 어떻게 표현되는지 궁금하지 않은가?
그 중 대표격이 OBJ다. FBX, glTF, GLB 등도 있다.

.obj 파일은 텍스트 파일이다. 메모장이나 txt파일로 변환해 열면 앞에 붙은
알파벳을 보고 뒤의 수치가 무엇을 의미하는지 쉽게 알 수 있다. 1번부터 번호를 매길
텐데, OBJ의 특징이니 크게 불편해하지 않길 바란다. 주석은 #을 사용한다.

OBJ는 요즘에도 꽤 쓰인다. 그러나 용량도 크고 파싱 비용도 커서 실시간 렌더링에는
잘 안 쓰인다. 그럼 왜 배우는가. 우리에게는 성능이 최우선 아닌가? 앞서 말했듯 OBJ는
사람이 이해하기 쉽고, 구조가 단순하다. 오래된 만큼 여러 툴에서 지원한다.

v (vertex)

e.g. v 1.000000 0.000000 0.000000

정점을 의미하며 각각 x,y,z를 의미한다.

vt (vertex texture | vertex texture coordinate)

e.g. vt 1.000000 0.000000

uv 좌표다.

vn (vertex normal)

e.g. vn 0.000000 0.000000 1.000000

법선 벡터를 저장한 배열이며, face의 각 vertex corner가 인덱스로 참조한다.
하나의 위치 정점(v)에 대해 여러 개의 normal이 참조될 수 있다.

f (face)

면을 의미하며, 어떤 정점들을 연결해 geometry를 만들 것인지 명시한다.

e.g. f 1 2 3

이 경우는 1,2,3번 정점을 연결한 면이라는 의미다.

e.g. f 1/1 2/2 3/3

이건 1,2,3번이 각각 1,2,3번 UV에 대응된다는 의미다.

e.g. f 1/1/1 2/2/1 3/3/1

이건 위의 경우에 더해 normal까지 연결한다. 마지막의 경우
vertex corner의 위치는 v 3번, uv는 vt 3번, normal은 vn 1번이고
이 3개가 모여 face를 이룬다.

e.g. f 3//2 4//2 5//2

이건 UV가 없다.

o (object)

e.g. o Cube

이건 오브젝트의 이름이다. 파일 하나에 여러 오브젝트가 있을 수 있다.

g (group)

e.g. g Body

이건 그룹을 의미한다.

mtllib (material library)

e.g. mtllib house.mtl

이 OBJ가 사용한 머티리얼 파일을 의미한다.

usemtl (use material)

e.g. usemtl Brick \n f 1/1/1 2/2/1 3/3/1

이후 정의되는 face들에 적용될 머티리얼을 명시한다.
섹션과 비슷하다고 보면 이해하기 쉽겠다.

s (smoothing)

e.g. s 1 \n f 1/1/1 2/2/1 3/3/1

smoothing 처리를 명시하며 같이 묶이면 face는 normal을 공유해
마치 이어진 표면처럼 부드럽게 처리된다.

이걸 그대로 쓸 수는 없을 텐데

그렇다. 파싱이 필요하다.
아래는 언리얼 코드에서 사용하는 방식이다.
결국 obj는 파서가 필요하고 그 비용이 꽤 크다.

KeywordMap = {
    "v"  -> ParseVertex,
    "vt" -> ParseUV,
    "vn" -> ParseNormal,
    ...

공부자료

아래 예시 obj 파일을 보고 복기해보자.

mtllib warning\_01.mtl            ← 이 OBJ가 사용하는 머티리얼 파일 경로  
o Cylinder                        ← 오브젝트 이름 (파싱 안 함)

v  1.000000  0.000000  0.000000   ← 꼭짓점 위치 (Position)  
v  0.951057  0.000000  0.309017   ← v 뒤에 X Y Z 좌표  
v  0.809017  0.000000  0.587785  
...  
vt 0.025000  1.000000             ← 텍스처 좌표 (UV)  
vt 0.025000  0.000000             ← vt 뒤에 U V (0\~1 범위)  
vt 0.050000  1.000000  
...  
vn 0.975528  0.000000  0.154509   ← 법선 벡터 (Normal)  
vn 0.880278  0.000000  0.448028   ← vn 뒤에 NX NY NZ  
...  
usemtl warning\_mat               ← 여기서부터 이 머티리얼 사용 (Section 경계)  
f 1/1/1 2/2/2 42/3/3              ← 면 정의: v인덱스/vt인덱스/vn인덱스  
f 42/3/3 2/2/2 41/4/4             ← 삼각형 3개 꼭짓점  
f 2/2/2 3/5/5 41/4/4               
...  
usemtl another\_mat               ← 새 머티리얼 \= 새 Section 시작  
f 81/161/81 82/162/82 ...

기억할 만한 OBJ 파일의 특징 : OBJ의 인덱싱

Position, UV, Normal이 각각 독립적인 인덱스를 가짐.

f 1/1/1 2/2/2 42/3/3
↑ ↑ ↑
│ │ └ Normal 인덱스 → Normals[0], Normals[1], Normals[2]
│ └── UV 인덱스 → UVs[0], UVs[1], UVs[2]
└──── Position 인덱스 → Positions[0], Positions[1], Positions[41]