.STL 文件是否缺少三角形？此 STL 解析代码始终缺少三角形

Question

这是我的第二个解析二进制 STL 文件的项目。我遇到了几年前遇到的同样问题，我的 STL 文件的表示最终丢失了几个三角形。我已经尝试读取超过 STL 标题中指示的三角形数量，以查看是否有比指示更多的三角形，但我最终得到相同的缺失三角形。

我相信这是 STL 或我阅读它的方式的问题，而不是我的可视化问题，因为我之前在一个项目中遇到过相同的问题，该项目基本上只是使用与 C 几乎相同的代码读取 STL下面的代码。

Gomboc STL missing triangles after being run through my slicing project code

Low-poly Cat STL missing triangles after being run through my slicing project. Seen from the inside for clarity

//RETURNED POINTER MUST BE FREE'D
struct tri* readSTL(char* filename, int* numTriangles) {
    FILE* fp;
    char wordIn = '\0'; 

    fp = fopen(filename, "r");

    //READ 80 BYTE HEADER
    for (int i = 0; i < 80; i++) {
        fread(&wordIn, sizeof(char), 1, fp);
    }

    //READ 4 BYTE NUMBER OF TRIANGLES
    fread(numTriangles, sizeof(char), 4, fp);

    //READ ALL TRIANGLES
    struct tri* triangles = calloc(*numTriangles, sizeof(struct tri));

    for (int i = 0; i < *numTriangles; i++) {

       //READ NORMAL VECTOR
      fread(&(triangles[i].normal.X), sizeof(char), 4, fp);
      fread(&(triangles[i].normal.Y), sizeof(char), 4, fp);
      fread(&(triangles[i].normal.Z), sizeof(char), 4, fp);

      //READ X
      fread(&(triangles[i].p1.X), sizeof(char), 4, fp);
      fread(&(triangles[i].p1.Y), sizeof(char), 4, fp);
      fread(&(triangles[i].p1.Z), sizeof(char), 4, fp);

      //READ Y
      fread(&(triangles[i].p2.X), sizeof(char), 4, fp);
      fread(&(triangles[i].p2.Y), sizeof(char), 4, fp);
      fread(&(triangles[i].p2.Z), sizeof(char), 4, fp);

      //READ Z
      fread(&(triangles[i].p3.X), sizeof(char), 4, fp);
      fread(&(triangles[i].p3.Y), sizeof(char), 4, fp);
      fread(&(triangles[i].p3.Z), sizeof(char), 4, fp);

      //READ THROW-AWAY
      int throwaway;
      fread(&throwaway, sizeof(char), 2, fp);
      
      printf("FILE NORMAL: %f, %f, %f\n", triangles[i].normal.X,
              triangles[i].normal.Y, triangles[i].normal.Z);

      struct point Normal = computeNormal(triangles[i]);
      printf("Computed NORMAL: %f, %f, %f\n\n", Normal.X, Normal.Y, Normal.Z);
    }

    fclose(fp);

    return triangles;
}

关于 STL 数据结构，我是否遗漏了一些可以解释这一点的东西？这个问题似乎出现在我阅读的超过 100 个三角形的任何 STL 中。解析由 12 个三角形组成的 6 面立方体看起来很完美。

编辑 1此代码目前仅设置为读取 BINARY STL 文件，这就是它要读取的全部内容。

编辑 2我现在的主要理论是，在大多数导出到 STL 的软件中，缺少三角形是标准的，如果三角形是由它周围的三角形定义的，那么它就不会被添加。奇怪的是，这些未指定的三角形是如何确定的，因为它们在物体上没有视觉或对称图案，也没有丢失的三角形出现在可以从周围三角形合理推断的每个位置。

Answer 1

二进制 STL 是一种非常简单的格式。你可以找到它的文档on Wikipedia 和elsewhere。它由一个 80 字节的标头（没有普遍接受的解释）、一个三角形计数和一个指定数量的三角形列表组成，其中

• 三角形计数表示为无符号、小端、32 位整数。

• 每个三角形表示为

  • 12 little-endian，32 位 IEEE-754 二进制浮点数，表示面法线和三个顶点的坐标，加上
  • 一个无符号、小端序、16 位整数，描述为“属性字节数”。

  （共 50 个字节）

显然，STL 编写者在使用标头和属性字节数方面存在一些差异，但由于您忽略了这些，因此不会影响您的程序。 STL 编写者之间在法线字段方面也存在一些差异。鉴于顶点排序规则，法线与顶点是冗余的，显然有些软件用不同的数据填充法线。但是，您的代码似乎正在检查法线，因此我假设您对使用的法线正常感到满意。

由于您已验证其他软件正确呈现您的 STL 文件的内容，因此假设它们没有格式错误或损坏似乎是合理的。

你说...

我现在的主要理论是，在大多数导出到 STL 的软件中，缺少三角形是标准的，如果三角形是由它周围的三角形定义的，那么它就不会被添加。

……但这似乎不可信。全部没有任何孔的封闭曲面的三角形由它们周围的三角形定义。另外，我不确定您的示例表面应该是什么样子，但它看起来与这个解释不一致。特别是，这些间隙看起来并不都是三角形的，那些看起来并不像它们可以对应于满足 STL 顶点到顶点规则的单个三角形。当然，没有任何文件表明这种做法。

我相信这是 STL 或我阅读它的方式而不是我的可视化的问题

我不会的。

因为我之前在一个项目中遇到过相同的问题，该项目基本上只是使用与下面的 C 代码几乎相同的代码读取 STL。

显然，您为之前的项目编写了几乎相同的文件读取代码，那么在该项目的其他地方犯了错误，然后您在当前项目中重复了类似的错误，这会令人惊讶吗？

总体而言，您的代码看起来或多或少还可以。我注意到的问题包括：

• 使用 STL 规范指定无符号整数的有符号整数，特别是对于三角形计数。但是，只有当您的三角形数量超过有符号整数（有符号 32 位整数约为 24 亿）时，这才会对您不利。

• 假设 int 类型的大小是 32 位。尽管这在今天很常见，但 C 不需要它。结合上一点，最好包含stdint.h 并使用类型uint32_t 来表示三角形计数。

• 该代码假定为小端机器。这可能就是您运行它的原因，但如果您对此有任何不确定性，那么您应该确认。

• 您不检查函数调用的返回值。通过成功延续您的计划，其中一些在实践中被证实是成功的，而另一些则不是。尤其是您的fread() 呼叫应检查以确保它们成功完成，读取预期的全部项目数。如果您的问题确实体现在您提供的功能中，那么很可能其中一种可观察到的症状是读取失败。

最后，回到问题中唯一的实际问题：

关于 STL 数据结构，我是否遗漏了一些可以解释这一点的东西？

除了整数符号和可能的整数大小之外，不，它看起来不是这样。