jt格式文件與3D數據壓縮

介紹

JT是西門子公司推出的PLM通用三維格式，設計爲一個開放、高效率的、緊湊，持久性存儲的產品數據格式，用於產品可視化、協做和CAD數據共享。JT文件格式包括多方面的數據，以及對曲面邊的精準表示，產品和製造業的相關信息，元數據信息，這些信息均可以文件系統導出能夠被產品數據管理系統(PDM)導入到軟件裏。它已被定爲ISO標準（IS 14306-1）, 能在PLM整個全生命週期中使用。更多信息，請訪問https://www.plm.automation.siemens.com/en/products/open/jtopen/index.shtml。

JT格式文件主要存儲模型的可視化網格，並採用各類技術對網格進行壓縮；但也支持存儲精確幾何數據BREP，或者存儲與模型匹配的Parasolid格式內容(這樣通用性更好)，存入同一個文件。

其版本最開始或僅爲內部使用，在 JT File Format 8.0 和8.1時有普遍使用(當前彷佛已找不到比8.0更前的格式文件)。從版本8.1開始，能夠在網上找到相應的格式說明文件。ISO14306-2012基於西門子JT9.5版本，最新發布的有JT10.0版本。

jt文件基本組織結構

文件的基本結構，以下圖：

• Data Segment 採用 GUID 來作標識，能夠支持部分加載文件，不一樣類型的數據存儲爲不一樣的 Segment
• LSG Segment 包含一系列對象(Elements)造成一種有向無環的圖示結構。對應表述模型的可視化數據與屬性，並按層次等級表述組件之間的關聯。
• Shape LOD Segment 對應LOD層次劃分的幾何模型定義數據，好比頂點，多邊形，向量等。這部分會採用一些壓縮算法對數據進行壓縮。
• JT B-Rep Segment 爲jt格式自定義的B-Rep存儲，比較少見到JT B-Rep段的存儲。
• XT B-Rep Segment 爲Parasolid的B-Rep存儲，對應精確幾何數據，因爲x_t更經常使用，因此通用性更好。
• PMI Data Segment, Wireframe Segment, 等，這樣能夠保持和MCAD數據源的數據同步，這些數據也是以延遲加載特性存在的

jt格式內容解析，難點在於那些壓縮算法的處理上，其它的或者是zlib，或者是lzma通用性壓縮，處理上應該不是難點。

網格壓縮

3D網格數據通常分爲兩部分，一部分爲拓撲(哪些頂點組成三角形/多邊形)；另外一部分爲幾何(頂點數據)。

Google的draco庫介紹

谷歌開源3D數據壓縮算法 Draco 在線看片不再用緩衝了?，相比通用壓縮算法，針對3D數據的特色而開發的壓縮能夠有更大比率的壓縮，這一領域如今也已經被研究二三十年了。

draco 支持輸入點雲與網格，分別爲ply,obj輸入格式，壓縮後變爲draco自身的格式，可解壓輸出爲ply,obj。在拓撲的壓縮上，draco裏邊有一個很是經典 EdgeBreaker 編碼過程，(draco還支持設置壓縮程度，當最高爲10時，彷佛變換成爲一種序列模式，這個是什麼樣的原理不大清楚)，EdgeBreaker基於區域增加原理遍歷網格，英文資料能夠在https://www.cc.gatech.edu/~jarek/edgebreaker/內找到，此外這方面的國產論文也是滿天飛的，資料很好找；在幾何的壓縮上，沒有細看draco的處理模式，可能採用了有損的壓縮方式。點雲的特色是隻有幾何而沒有拓撲，因此draco能夠省略掉拓撲方面的處理。

Simens的jt

jt文件還支持裝配、部件的組織結構，這是ply,obj,cml,...等等一系列文件所不具有的。jt8.0版本的沒有對拓撲的專門處理，而9.0版開始採用了一種對偶網格(中文表述或不許確，英文名稱爲Dual Vertex-Facet Mesh，示範代碼類名爲DualVFMesh)的方法進行壓縮，對偶網格方面的國產論文不多，只找到2~3篇提升對偶網格的，自身並不介紹該方法，相比EdgeBreaker，對偶網格除支持三角形網格以外，還同時支持四邊形，五邊形等多邊的模式，搞不大清楚爲何對偶網格方面的論文會比較少，不過若是僅依靠論文，掌握這些算法估計很難。在其餘方面，jt還採用位長度編碼，算術編碼，8.0版還有一個Huffman編碼，此外在位長度壓縮上，9.0版與8.0版有所不一樣。

Dual Vertex-Facet Mesh 大致上是這樣的，好比一個矩形體，劃分三角網格以後，通常是8個頂點，12個三角形；反過來，把三角形當成頂點，頂點當成面，示例圖示如上，將這樣表述後獲得的東東壓縮後存儲。

沒有去比較draco和jt的壓縮能力，如前所述，兩者所針對的行業與需求是有所差異的。

我認爲draco格式相比jt，最大的缺點是不能表述裝配組件，這樣與CAD模型文件比較不能一一對應。

支持解析jt的庫

• 西門子本身的 JT Open Toolkit，提供60天試用版本，支持公司或者我的申請，價格不知道。
• OCC提供的TKJT 提供的開源版本是2009年的，好久沒有更新，最近發現opencascade-7.2.0裏將TKJT做爲高級庫提供，支持jt文件讀寫，可是須要money方可獲得。
  
  

可解析 jt格式文件 的osg插件

在文末提供一個我本身寫的支持解析jt文件的osg插件，基於OpenSceneGraph 3.6.3開發，使用vs2017編譯，不過還比較簡陋，jt8.1版的支持度相對好一些，9.0~9.5版還缺乏Chopper解碼，測試也還不夠，大批9.0以上的文件估計沒法支持，當前主要特性以下：

• 僅顯示解析網格數據，未應用顏色
• 尚不支持多線程，延遲加載網格數據
• 代碼架構與TKJT不一樣，理論上能夠支持jt格式的寫入，TKJT僅考慮顯示jt
• 在解碼編碼方面爲規避TKJT的版權約束，採用jt iso文件所提供的代碼爲藍本改進，這個過程有點蛋疼，不過能夠不用理會TKJT開源許可證，理論上還能夠作到支持編碼壓縮。

當前僅提供Debug版的插件，還只算是Demo級別，之因此如今就發出來，是由於準備暫時停止這一方面的探索，想對前面這好幾個月在這方面的花費時間與精力作一個備份，之後再視狀況與機會改進。

插件 基於OpenSceneGraph 3.6.3 VS2017編譯

osgviewer_with_jt

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使用方法：osgviewerd butterflyvalve.jt

jt8版本 butterflyvalve.jt 圖示