jt格式文件与3D数据压缩

介绍

JT是西门子公司推出的PLM通用三维格式，设计为一个开放、高效率的、紧凑，持久性存储的产品数据格式，用于产品可视化、协作和CAD数据共享。JT文件格式包括多方面的数据，以及对曲面边的精准表示，产品和制造业的相关信息，元数据信息，这些信息都可以文件系统导出可以被产品数据管理系统(PDM)导入到软件里。它已被定为ISO标准（IS 14306-1）, 能在PLM整个全生命周期中使用。更多信息，请访问https://www.plm.automation.siemens.com/en/products/open/jtopen/index.shtml。

JT格式文件主要存储模型的可视化网格，并采用各种技术对网格进行压缩；但也支持存储精确几何数据BREP，或者存储与模型匹配的Parasolid格式内容(这样通用性更好)，存入同一个文件。

其版本最开始或仅为内部使用，在 JT File Format 8.0 和8.1时有广泛使用(当前似乎已找不到比8.0更前的格式文件)。从版本8.1开始，可以在网上找到相应的格式说明文件。ISO14306-2012基于西门子JT9.5版本，最新发布的有JT10.0版本。

jt文件基本组织结构

文件的基本结构，如下图：

Data Segment 采用 GUID 来做标识，可以支持部分加载文件，不同类型的数据存储为不同的 Segment
LSG Segment 包含一系列对象(Elements)形成一种有向无环的图示结构。对应表述模型的可视化数据与属性，并按层次等级表述组件之间的关联。
Shape LOD Segment 对应LOD层次划分的几何模型定义数据，比如顶点，多边形，向量等。这部分会采用一些压缩算法对数据进行压缩。
JT B-Rep Segment 为jt格式自定义的B-Rep存储，比较少见到JT B-Rep段的存储。
XT B-Rep Segment 为Parasolid的B-Rep存储，对应精确几何数据，由于x_t更常用，所以通用性更好。
PMI Data Segment, Wireframe Segment, 等，这样可以保持和MCAD数据源的数据同步，这些数据也是以延迟加载特性存在的

jt格式内容解析，难点在于那些压缩算法的处理上，其它的或者是zlib，或者是lzma通用性压缩，处理上应该不是难点。

网格压缩

3D网格数据一般分为两部分，一部分为拓扑(哪些顶点组成三角形/多边形)；另一部分为几何(顶点数据)。

Google的draco库介绍

谷歌开源3D数据压缩算法 Draco 在线看片再也不用缓冲了?，相比通用压缩算法，针对3D数据的特点而开发的压缩可以有更大比率的压缩，这一领域现在也已经被研究二三十年了。

draco 支持输入点云与网格，分别为ply,obj输入格式，压缩后变为draco自身的格式，可解压输出为ply,obj。在拓扑的压缩上，draco里边有一个非常经典 EdgeBreaker 编码过程，(draco还支持设置压缩程度，当最高为10时，似乎变换成为一种序列模式，这个是什么样的原理不大清楚)，EdgeBreaker基于区域增长原理遍历网格，英文资料可以在https://www.cc.gatech.edu/~jarek/edgebreaker/内找到，此外这方面的国产论文也是满天飞的，资料很好找；在几何的压缩上，没有细看draco的处理模式，可能采用了有损的压缩方式。点云的特点是只有几何而没有拓扑，所以draco可以省略掉拓扑方面的处理。

Simens的jt

jt文件还支持装配、部件的组织结构，这是ply,obj,cml,...等等一系列文件所不具备的。jt8.0版本的没有对拓扑的专门处理，而9.0版开始采用了一种对偶网格(中文表述或不准确，英文名称为Dual Vertex-Facet Mesh，示范代码类名为DualVFMesh)的方法进行压缩，对偶网格方面的国产论文很少，只找到2~3篇提高对偶网格的，自身并不介绍该方法，相比EdgeBreaker，对偶网格除支持三角形网格之外，还同时支持四边形，五边形等多边的模式，搞不大清楚为什么对偶网格方面的论文会比较少，不过如果仅依靠论文，掌握这些算法估计很难。在其他方面，jt还采用位长度编码，算术编码，8.0版还有一个Huffman编码，此外在位长度压缩上，9.0版与8.0版有所不同。

Dual Vertex-Facet Mesh 大体上是这样的，比如一个矩形体，划分三角网格之后，一般是8个顶点，12个三角形；反过来，把三角形当成顶点，顶点当成面，示例图示如上，将这样表述后得到的东东压缩后存储。

没有去比较draco和jt的压缩能力，如前所述，二者所针对的行业与需求是有所差别的。

我认为draco格式相比jt，最大的缺点是不能表述装配组件，这样与CAD模型文件比较不能一一对应。

支持解析jt的库

西门子自己的 JT Open Toolkit，提供60天试用版本，支持公司或者个人申请，价格不知道。
OCC提供的TKJT 提供的开源版本是2009年的，很久没有更新，最近发现opencascade-7.2.0里将TKJT作为高级库提供，支持jt文件读写，但是需要money方可得到。

可解析 jt格式文件的osg插件

在文末提供一个我自己写的支持解析jt文件的osg插件，基于OpenSceneGraph 3.6.3开发，使用vs2017编译，不过还比较简陋，jt8.1版的支持度相对好一些，9.0~9.5版还缺少Chopper解码，测试也还不够，大批9.0以上的文件估计无法支持，当前主要特性如下：

仅显示解析网格数据，未应用颜色
尚不支持多线程，延迟加载网格数据
代码架构与TKJT不同，理论上可以支持jt格式的写入，TKJT仅考虑显示jt
在解码编码方面为规避TKJT的版权约束，采用jt iso文件所提供的代码为蓝本改进，这个过程有点蛋疼，不过可以不用理会TKJT开源许可证，理论上还可以做到支持编码压缩。

当前仅提供Debug版的插件，还只算是Demo级别，之所以现在就发出来，是因为准备暂时中止这一方面的探索，想对前面这好几个月在这方面的花费时间与精力做一个备份，以后再视情况与机会改进。

插件基于OpenSceneGraph 3.6.3 VS2017编译

本插件已更新，具体见后边的文章
osgviewer_with_jt

使用方法：osgviewer butterflyvalve.jt

jt8版本 butterflyvalve.jt 图示