3D模型文件格式之《DAE格式介绍》

DAE（Collada）3D模型文件格式详解

DAE是​​Digital Asset Exchange​​（数字资产交换）的缩写，是Collada（COLLAborative Design Activity）标准的文件格式，是一种基于XML的开放标准3D模型交换格式。

基本特性

• ​文件扩展名​: .dae
• ​MIME类型​ : model/vnd.collada+xml
• ​开发组织​: 最初由索尼开发，现由Khronos Group维护
• ​最新标准​: Collada 1.5.0（ISO/PAS 17506:2012）

文件结构

DAE文件是XML格式的文本文件，主要包含以下核心部分：

xml

<COLLADA xmlns="http://www.collada.org/2005/11/COLLADASchema" version="1.4.1">
  <asset>
    <!-- 元数据信息 -->
  </asset>
  <library_images>
    <!-- 纹理图像定义 -->
  </library_images>
  <library_materials>
    <!-- 材质定义 -->
  </library_materials>
  <library_effects>
    <!-- 着色效果 -->
  </library_effects>
  <library_geometries>
    <!-- 几何数据 -->
  </library_geometries>
  <library_controllers>
    <!-- 蒙皮和变形数据 -->
  </library_controllers>
  <library_visual_scenes>
    <!-- 场景层次结构 -->
  </library_visual_scenes>
  <scene>
    <!-- 主场景引用 -->
  </scene>
</COLLADA>

核心功能

1. 几何数据表示

• 支持三角形/多边形网格
• 包含顶点位置、法线、UV坐标等
• 示例几何定义：

xml

<geometry id="cube-geom">
  <mesh>
    <source id="cube-positions">
      <float_array count="24">1 1 1 1 1 -1 ...</float_array>
      <technique_common>
        <accessor count="8" stride="3">
          <param name="X" type="float"/>
          <param name="Y" type="float"/>
          <param name="Z" type="float"/>
        </accessor>
      </technique_common>
    </source>
    <vertices id="cube-vertices">
      <input semantic="POSITION" source="#cube-positions"/>
    </vertices>
    <triangles count="12" material="Material1">
      <input offset="0" semantic="VERTEX" source="#cube-vertices"/>
      <p>0 1 2 0 2 3 ...</p>
    </triangles>
  </mesh>
</geometry>

2. 材质与纹理

• 支持Phong/Blinn着色模型
• 可定义漫反射/镜面反射/环境光等材质属性
• 支持多纹理贴图

3. 动画系统

• 关键帧动画
• 骨骼动画
• 变形动画
• 示例动画定义：

xml

<library_animations>
  <animation id="Armature_rotate">
    <source id="Armature_rotate-input">
      <float_array count="3">0 2.5 5</float_array>
    </source>
    <source id="Armature_rotate-output">
      <float_array count="12">0 0 1 0 0 90 0 0 180</float_array>
    </source>
    <sampler>
      <input semantic="INPUT" source="#Armature_rotate-input"/>
      <input semantic="OUTPUT" source="#Armature_rotate-output"/>
    </sampler>
    <channel source="#Armature_rotate-sampler" target="Armature/rotation"/>
  </animation>
</library_animations>

优势特点

1. ​​跨平台兼容性​​

   • 被大多数3D软件支持（Maya、Blender、3ds Max等）
   • 游戏引擎原生支持（Unity、Unreal Engine）

2. ​​完整场景描述​​

   • 不仅包含几何数据，还能保存整个场景层次
   • 支持灯光、相机、动画等完整信息

3. ​​可扩展性​​

   • 通过<extra>标签支持自定义数据
   • 可添加物理属性、自定义着色器等

4. ​​人类可读​​

   • XML格式便于调试和手动编辑
   • 相比二进制格式更易版本控制

应用领域

• ​游戏开发​：资源交换标准格式
• ​影视制作​：跨软件管道交换
• ​AR/VR​：3D内容传输格式
• ​3D打印​：支持颜色/材质信息
• ​GIS系统​：复杂3D模型交换

软件支持

软件/引擎	导入支持	导出支持	备注
Blender	✓	✓	完整支持
Maya	✓	✓	需插件
3ds Max	✓	✓	需插件
Unity	✓	✓	完整支持
Unreal Engine	✓	✓	需转换
SketchUp	✓	✗	仅导入
AutoCAD	✓	✗	有限支持

技术限制

1. ​文件体积​：XML格式比二进制格式更占用空间
2. ​解析性能​：需要更多计算资源解析XML
3. ​高级特性​：不支持某些高级渲染特性（如PBR材质需扩展）
4. ​版本差异​：不同Collada版本实现可能有差异

优化建议

1. ​压缩处理​ ：使用.dae.zip格式减少传输体积
2. ​简化场景​：导出前优化模型面数和纹理
3. ​验证文件​：使用Collada验证工具检查兼容性
4. ​使用实例化​：对重复对象使用实例引用减少文件大小

Collada DAE作为开放标准的3D交换格式，在需要跨平台协作和长期存档的场景中仍然是重要选择，特别适合需要保留完整场景信息的项目。