GB∕T 36341.1-2018
基本信息
标准号： GB∕T 36341.1-2018
中文名称：信息技术 形状建模信息表示 第1部分：框架和基本组件
标准类别：国家标准(GB)
标准状态：现行
出版语种：简体中文
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标准分类号
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出版信息
相关单位信息
标准简介
GB∕T 36341.1-2018 信息技术 形状建模信息表示 第1部分：框架和基本组件
GB∕T36341.1-2018
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标准内容
ICS35.140
中华人民共和国国家标准
GB/T36341.1—2018
信息技术
形状建模信息表示
第1部分：框架和基本组件
Information technology-Information representation of shape modeling-Part1:Frameworkandbasiccomponent2018-06-07发布
国家市场监督管理总局
中国国家标准化管理委员会
2019-01-01实施
GB/T36341.1—2018
规范性引用文件
术语和定义
缩略语
框架概述
连续表示形体
基本几何形体
6.2参数曲线曲面形体
参数形体的拓扑关系
离散表示形体
点云形体
简单折线形体
多边形表面网格形体
细分曲线形体
细分曲面形体
8实体属性
纹理属性
材质属性
用户自定义属性
GB/T36341《信息技术形状建模信息表示》分为4个部分：第1部分：框架和基本组件；
第2部分：特征约束；
第3部分：流式传输；
第4部分：存储格式。
本部分为GB/T36341的第1部分
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草GB/T36341.1—2018
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由全国信息技术标准化技术委员会（SAC/TC28)提出并归口。本部分起草单位：北京大学、中国电子技术标准化研究院，北京航空航天大学，天津大学北京中科辅龙计算机技术股份有限公司、北京林业大学。本部分主要起草人：汪国平、王聪、马珊珊、唐卫清、杨庄媛、宁涛、李胜、高雷雷、赖舜男、万亮，徐昊文、王少荣、曹成坤、叶孝慈、鲜永章、张琮毅。1范围
信息技术形状建模信息表示
第1部分：框架和基本组件
GB/T36341.1—2018
GB/T36341的本部分规定了形状建模信息表示中的框架和基本组件，包括模型中各种几何数据以及纹理，材质等辅助信息
本部分适用于计算机辅助设计、三维动画、虚拟现实、增强现实或混合现实、三维数字医学、三维数字娱乐、电子商务等领域的三维模型数据的表示，并适用于上述领域产品的设计、开发和应用。2规范性引用文件此内容来自标准下载网
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T5271.1—2000信息技术词汇第1部分：基本术语3术语和定义
GB/T5271.1一2000界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
实体entity
形体及其属性的集合体。
注：本标准中的实体不表示体素的概念3.2
attribute
实体的非形体信息，包括纹理、材质和用户自定义类型（文字、图像和视频）。3.3
形体shape
表示三维空间中有限范围内的几何形状，由若干几何元素及其拓扑关系组成。注：本部分仅涵盖了形状建模信息表示领域常用的几何形体，属于所有的已知儿何模型子集。3.4
索引index
条数据在一个数据序列中的唯一位置。3.5
点point
三维欧氏空间中表示位置属性的基本元素3.6
法向normal vector
个与给定对象垂直的向量。
注：在三维欧氏空间中，曲面在一点处的法向是指与曲面在这点处的切平面垂直的向量，曲线在一点处的法向是指与该点切线方向垂直的向量。
GB/T36341.1—2018
纹理texture
物体表面细节的一幅或几幅二维图形。3.8
纹理坐标
texture coordinates
将纹理映射到几何图形的坐标。3.9
illumination intensity
光照强度
指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。3.10
radiosity
辐射度
沿辐射方向、单位面积，单位立体角上的辐射通量。3.11
连续表示形体
continuous representation shape若干连续表示的曲线或曲面一起拼接构成的几何形体3.12
discrete representation shape离散表示形体
由若干离散点、直线段或多边形面一起拼接构成的儿何形体。3.13
Chaikin细分Chaikin subdivision一种离散的曲线生成算法，通过重复地割角操作得到一条光滑曲线。3.14
四点插值细分4-pointinterpolatory subdivision一种采用边分裂的方法加人新顶点的插值细分方法。3.15
Catmull-Clark细分
Catmull-Clark subdivision
种基于四边型网格的细分方法，每个面计算生成一个新的顶点，每条边计算生成一个新的顶点，同时每个原始顶点更新位置。
Doo-Sabin subdivision
Doo-Sabin细分
种点分裂的网格细分方法。
Loop细分Loop subdivision
种简单的基于三角形网格的逼近型面拆分细分法，所生成的曲面是箱样条曲面的推广。3.18
蝶形细分butterfly subdivision一种插值形的三角网格细分方法。4缩略语
下列缩略语适用于本文件。
RGB：红，绿，蓝三个通道的颜色（Red，Green，Blue）RGBA：红、绿、蓝三个通道的颜色和alpha值（Red，Green，Blue，Alpha）。5框架概述
GB/T36341.1—2018
在GB/T36341中，形状建模信息表示由实体、特征约束，流式传输和存储格式四部分组成，如图1所示。其中，实体和其特征及约束是形状建模中的表示基本单位，两者的形式化存储由存储格式部分实现，编码传输则由流式传输部分实现特征约束部分定义的特征以表示实体中的具有特定语义的结构为目的，特征约束用于标定在实体建模过程中，其对应的特征是否满足既定的约束表示，可用于对实体建模过程进行约束。流式传输部分规定了形状建模信息表示中的流式传输文件格式和流式传输过程。根据用户需求做出响应，从服务端向用户端进行连续传输，在传输过程中可以随时停止传输，并能从接收的数据重构出某一细节层次的模型。
存储格式部分是针对本部分中定义的实体、形体，以及特征约束部分中定义的特征和特征约束信息数据的存储格式。
形状模型由实体及定义在实体的形体信息上的特征及特征约束构成，如图2所示。实体由形体加上对应的属性组成。不同形体和属性的组合构成形状模型的基本组件。形体包括连续表示形体和离散表示形体两种形体类。连续表示形体由点、基本曲线、基本曲面、基本几何体、参数曲线和参数曲面等几何信息和拓扑关系构成。离散表示形体包括点云、简折线、多边形表面网格、细分曲线和细分曲面五类离散形体。表示
实体(形体属性)
特征约束
形式化
图1形状建模信息表示框架图
形状模型
特征及特征约束
特征约束
连续表示形体
几何体
离散表示形体
多边形
表面网格
形状模型结构图
流式传输
存储格式
实体属性
自定义属性
GB/T36341.1—2018
6连续表示形体
基本几何形体
6.1.1基本曲线
直线如图3所示，直线的参数表示：L（t）=P+Dt，其中P是直线上的点，D是表示直线方向的单位失量。
直线的参数域为（一00，00）。直线应包含以下描述：
直线上的任意一点，描述直线的位置；a)
表示直线方向的单位失量，描述直线的方向。b)
图3直线
2直线段
直线段如图4所示，直线段的参数表示：L（t）=A十（B一A）t，其中A和B是直线段的两个端点直线段的参数域为[0，1]。
直线段应包含以下描述：
a）起始端点；
结束端点。
图4线段
圆如图5所示，圆的参数表示：C（t）=O十rXcost十rYsint，其中O是圆心，X和Y是圆所在平面内的相互垂直的两个单位矢量，严是圆的半径。圆的参数域为[0，2元】。
圆应包含以下描述：
圆心0，描述圆的位置；
半径r，描述圆的大小；
圆平面内相互垂直的两个单位矢量X和Y，描述圆的方向。6.1.1.4圆弧
O+rXeost+rYsint
图5圆
GB/T36341.1—2018
圆弧是由圆上任意两点间的部分所表示的形状，如图6所示，圆弧的参数表示，参见6.1.1.3。圆弧的参数域为[ti,t2]
圆弧应包含以下描述：
圆心0.描述圆的位置；
半径r，描述圆的大小；
圆平面内相互垂直的两个单位失量X和Y，描述圆的方向。图6圆弧
5椭圆
椭圆如图7所示，椭圆的参数表示：E（t）=O十aXcost十bYsint，其中O是圆心，X和Y是椭圆平面内长轴和短轴方向的单位失量，α和b是椭圆的长、短半径。椭圆的参数域为[0，2元】。
椭圆应包含以下描述：
椭圆的中心O，描述椭圆的位置；椭圆长轴和短轴α的半轴长度b，描述椭圆的形状；椭圆平面内长轴和短轴方向的单位失量X和Y，描述椭圆的方向。5
GB/T36341.1—2018
6.1.2基本曲面
O+aXcost+bYsing
图7椭圆
平面如图8所示，平面的参数表示：I（u，u）=P十Xu十Yu，其中P是平面上任意一点，X和Y是平面上的任意两个垂直的单位向量，u和U分别是X方向和Y方向的参数，N一XXY是这个平面的法向量。
平面的参数域是（一，）（一，）。平面应包含以下描述：
平面上任意一点P，描述了平面的位置；平面内相互垂直的两个单位矢量X和Y，描述了平面的方向。IN
图8平面
圆柱面
圆柱面如图9所示，圆柱面的参数表示：C（u，u）=P十rXcosu十rYsinu十Au，其中P是圆柱轴线上的一点，r是圆柱面的半径，X和Y是圆柱横截面所在平面的平面坐标轴，A是与这个平面垂直的法向，也是圆柱面的轴向。
圆柱面的参数域是[0.2元）×（一0，）。圆柱面应包含以下描述：
圆柱轴线上任意一点P，描述了圆柱面的位置；圆柱面横截面圆的半径产，描述了圆柱面的形状圆柱面横截面中相互垂直的两个单位矢量X，Y和轴线方向的单位矢量A，描述了圆柱面的方向。
圆锥面
圆柱面
GB/T36341.1—2018
圆锥面如图1o所示，圆锥面的参数表示C（u，u）=P+tana（Xcosu+Ysinu）+Au，其中P是圆锥面的顶点α是圆锥面的半顶角，X和Y是圆锥面横截面中相互垂直的两个单位矢量，A是与这个平面垂直的法向，也是圆锥面的轴向。圆锥面的参数域是［0，2元)×（100，00）
圆锥面应包含以下描述：
圆锥面的顶点P，描述了圆锥面的位置；圆锥面的半顶角α，描述了圆锥面的形状；b
圆锥面横截面中相互垂直的两个单位矢量X，Y和轴线方向的单位矢量A，描述了圆锥面的方向。
=ptana
图10圆锥面
6.1.2.4球面
球面如图11所示，球面的参数表示：S（u，u）=P+（Xcosu+Ysinu）rcosu十rAsinu，其中P是球心，r是球面的半径，X、Y和A是互相垂直的三个单位矢量。球面的参数域是[0，2元）×「一元/2，元/21。GB/T36341.1—2018
球面应包含以下描述：
a）球面的球心P，描述了球面的位置；球面的半径r，描述了球面的形状；b）
相互垂直的三个单位失量X、Y和A，描述了球面的方向。图11球面
椭球面
椭球面如图12所示，椭球面的参数表示：S（u，u）=P+（aXcosu十bYsinu）cosu十cAsinu，其中P是椭球面的中心，X、Y、A是椭球面的三个主轴，是互相垂直的单位矢量，a、6和c分别是椭球面在XY和A方向的半径。
椭球面的参数域是[0，2元】×［一元/2，元/2]。椭球面应包含以下描述：
a）椭球面的中心P，描述了椭球面的位置；b)
椭球面的三个主轴的半轴长α6和c，描述了椭球面的形状：椭球面的三个主轴的单位失量X、Y和A，描述了椭球面的方向。图12
椭球面
圆环面
圆环面如图13所示，圆环面的参数表示：S（u，u）=P+（Xcosu+Ysinu）（a+bcosu）十bAsinu，其中P是圆环面的中心点，a和是圆环面的大小半径，X和Y是圆环面大圆所在平面内相互垂直的两个单位失量，A与XY所在平面垂直的单位矢量。圆环面的参数域是[0，2元】×[0，2元】。圆环面应包含以下描述：
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中华人民共和国国家标准
GB/T36341.1—2018
信息技术
形状建模信息表示
第1部分：框架和基本组件
Information technology-Information representation of shape modeling-Part1:Frameworkandbasiccomponent2018-06-07发布
国家市场监督管理总局
中国国家标准化管理委员会
2019-01-01实施
GB/T36341.1—2018
规范性引用文件
术语和定义
缩略语
框架概述
连续表示形体
基本几何形体
6.2参数曲线曲面形体
参数形体的拓扑关系
离散表示形体
点云形体
简单折线形体
多边形表面网格形体
细分曲线形体
细分曲面形体
8实体属性
纹理属性
材质属性
用户自定义属性
GB/T36341《信息技术形状建模信息表示》分为4个部分：第1部分：框架和基本组件；
第2部分：特征约束；
第3部分：流式传输；
第4部分：存储格式。
本部分为GB/T36341的第1部分
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草GB/T36341.1—2018
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本部分由全国信息技术标准化技术委员会（SAC/TC28)提出并归口。本部分起草单位：北京大学、中国电子技术标准化研究院，北京航空航天大学，天津大学北京中科辅龙计算机技术股份有限公司、北京林业大学。本部分主要起草人：汪国平、王聪、马珊珊、唐卫清、杨庄媛、宁涛、李胜、高雷雷、赖舜男、万亮，徐昊文、王少荣、曹成坤、叶孝慈、鲜永章、张琮毅。1范围
信息技术形状建模信息表示
第1部分：框架和基本组件
GB/T36341.1—2018
GB/T36341的本部分规定了形状建模信息表示中的框架和基本组件，包括模型中各种几何数据以及纹理，材质等辅助信息
本部分适用于计算机辅助设计、三维动画、虚拟现实、增强现实或混合现实、三维数字医学、三维数字娱乐、电子商务等领域的三维模型数据的表示，并适用于上述领域产品的设计、开发和应用。2规范性引用文件此内容来自标准下载网
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T5271.1—2000信息技术词汇第1部分：基本术语3术语和定义
GB/T5271.1一2000界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
实体entity
形体及其属性的集合体。
注：本标准中的实体不表示体素的概念3.2
attribute
实体的非形体信息，包括纹理、材质和用户自定义类型（文字、图像和视频）。3.3
形体shape
表示三维空间中有限范围内的几何形状，由若干几何元素及其拓扑关系组成。注：本部分仅涵盖了形状建模信息表示领域常用的几何形体，属于所有的已知儿何模型子集。3.4
索引index
条数据在一个数据序列中的唯一位置。3.5
点point
三维欧氏空间中表示位置属性的基本元素3.6
法向normal vector
个与给定对象垂直的向量。
注：在三维欧氏空间中，曲面在一点处的法向是指与曲面在这点处的切平面垂直的向量，曲线在一点处的法向是指与该点切线方向垂直的向量。
GB/T36341.1—2018
纹理texture
物体表面细节的一幅或几幅二维图形。3.8
纹理坐标
texture coordinates
将纹理映射到几何图形的坐标。3.9
illumination intensity
光照强度
指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。3.10
radiosity
辐射度
沿辐射方向、单位面积，单位立体角上的辐射通量。3.11
连续表示形体
continuous representation shape若干连续表示的曲线或曲面一起拼接构成的几何形体3.12
discrete representation shape离散表示形体
由若干离散点、直线段或多边形面一起拼接构成的儿何形体。3.13
Chaikin细分Chaikin subdivision一种离散的曲线生成算法，通过重复地割角操作得到一条光滑曲线。3.14
四点插值细分4-pointinterpolatory subdivision一种采用边分裂的方法加人新顶点的插值细分方法。3.15
Catmull-Clark细分
Catmull-Clark subdivision
种基于四边型网格的细分方法，每个面计算生成一个新的顶点，每条边计算生成一个新的顶点，同时每个原始顶点更新位置。
Doo-Sabin subdivision
Doo-Sabin细分
种点分裂的网格细分方法。
Loop细分Loop subdivision
种简单的基于三角形网格的逼近型面拆分细分法，所生成的曲面是箱样条曲面的推广。3.18
蝶形细分butterfly subdivision一种插值形的三角网格细分方法。4缩略语
下列缩略语适用于本文件。
RGB：红，绿，蓝三个通道的颜色（Red，Green，Blue）RGBA：红、绿、蓝三个通道的颜色和alpha值（Red，Green，Blue，Alpha）。5框架概述
GB/T36341.1—2018
在GB/T36341中，形状建模信息表示由实体、特征约束，流式传输和存储格式四部分组成，如图1所示。其中，实体和其特征及约束是形状建模中的表示基本单位，两者的形式化存储由存储格式部分实现，编码传输则由流式传输部分实现特征约束部分定义的特征以表示实体中的具有特定语义的结构为目的，特征约束用于标定在实体建模过程中，其对应的特征是否满足既定的约束表示，可用于对实体建模过程进行约束。流式传输部分规定了形状建模信息表示中的流式传输文件格式和流式传输过程。根据用户需求做出响应，从服务端向用户端进行连续传输，在传输过程中可以随时停止传输，并能从接收的数据重构出某一细节层次的模型。
存储格式部分是针对本部分中定义的实体、形体，以及特征约束部分中定义的特征和特征约束信息数据的存储格式。
形状模型由实体及定义在实体的形体信息上的特征及特征约束构成，如图2所示。实体由形体加上对应的属性组成。不同形体和属性的组合构成形状模型的基本组件。形体包括连续表示形体和离散表示形体两种形体类。连续表示形体由点、基本曲线、基本曲面、基本几何体、参数曲线和参数曲面等几何信息和拓扑关系构成。离散表示形体包括点云、简折线、多边形表面网格、细分曲线和细分曲面五类离散形体。表示
实体(形体属性)
特征约束
形式化
图1形状建模信息表示框架图
形状模型
特征及特征约束
特征约束
连续表示形体
几何体
离散表示形体
多边形
表面网格
形状模型结构图
流式传输
存储格式
实体属性
自定义属性
GB/T36341.1—2018
6连续表示形体
基本几何形体
6.1.1基本曲线
直线如图3所示，直线的参数表示：L（t）=P+Dt，其中P是直线上的点，D是表示直线方向的单位失量。
直线的参数域为（一00，00）。直线应包含以下描述：
直线上的任意一点，描述直线的位置；a)
表示直线方向的单位失量，描述直线的方向。b)
图3直线
2直线段
直线段如图4所示，直线段的参数表示：L（t）=A十（B一A）t，其中A和B是直线段的两个端点直线段的参数域为[0，1]。
直线段应包含以下描述：
a）起始端点；
结束端点。
图4线段
圆如图5所示，圆的参数表示：C（t）=O十rXcost十rYsint，其中O是圆心，X和Y是圆所在平面内的相互垂直的两个单位矢量，严是圆的半径。圆的参数域为[0，2元】。
圆应包含以下描述：
圆心0，描述圆的位置；
半径r，描述圆的大小；
圆平面内相互垂直的两个单位矢量X和Y，描述圆的方向。6.1.1.4圆弧
O+rXeost+rYsint
图5圆
GB/T36341.1—2018
圆弧是由圆上任意两点间的部分所表示的形状，如图6所示，圆弧的参数表示，参见6.1.1.3。圆弧的参数域为[ti,t2]
圆弧应包含以下描述：
圆心0.描述圆的位置；
半径r，描述圆的大小；
圆平面内相互垂直的两个单位失量X和Y，描述圆的方向。图6圆弧
5椭圆
椭圆如图7所示，椭圆的参数表示：E（t）=O十aXcost十bYsint，其中O是圆心，X和Y是椭圆平面内长轴和短轴方向的单位失量，α和b是椭圆的长、短半径。椭圆的参数域为[0，2元】。
椭圆应包含以下描述：
椭圆的中心O，描述椭圆的位置；椭圆长轴和短轴α的半轴长度b，描述椭圆的形状；椭圆平面内长轴和短轴方向的单位失量X和Y，描述椭圆的方向。5
GB/T36341.1—2018
6.1.2基本曲面
O+aXcost+bYsing
图7椭圆
平面如图8所示，平面的参数表示：I（u，u）=P十Xu十Yu，其中P是平面上任意一点，X和Y是平面上的任意两个垂直的单位向量，u和U分别是X方向和Y方向的参数，N一XXY是这个平面的法向量。
平面的参数域是（一，）（一，）。平面应包含以下描述：
平面上任意一点P，描述了平面的位置；平面内相互垂直的两个单位矢量X和Y，描述了平面的方向。IN
图8平面
圆柱面
圆柱面如图9所示，圆柱面的参数表示：C（u，u）=P十rXcosu十rYsinu十Au，其中P是圆柱轴线上的一点，r是圆柱面的半径，X和Y是圆柱横截面所在平面的平面坐标轴，A是与这个平面垂直的法向，也是圆柱面的轴向。
圆柱面的参数域是[0.2元）×（一0，）。圆柱面应包含以下描述：
圆柱轴线上任意一点P，描述了圆柱面的位置；圆柱面横截面圆的半径产，描述了圆柱面的形状圆柱面横截面中相互垂直的两个单位矢量X，Y和轴线方向的单位矢量A，描述了圆柱面的方向。
圆锥面
圆柱面
GB/T36341.1—2018
圆锥面如图1o所示，圆锥面的参数表示C（u，u）=P+tana（Xcosu+Ysinu）+Au，其中P是圆锥面的顶点α是圆锥面的半顶角，X和Y是圆锥面横截面中相互垂直的两个单位矢量，A是与这个平面垂直的法向，也是圆锥面的轴向。圆锥面的参数域是［0，2元)×（100，00）
圆锥面应包含以下描述：
圆锥面的顶点P，描述了圆锥面的位置；圆锥面的半顶角α，描述了圆锥面的形状；b
圆锥面横截面中相互垂直的两个单位矢量X，Y和轴线方向的单位矢量A，描述了圆锥面的方向。
=ptana
图10圆锥面
6.1.2.4球面
球面如图11所示，球面的参数表示：S（u，u）=P+（Xcosu+Ysinu）rcosu十rAsinu，其中P是球心，r是球面的半径，X、Y和A是互相垂直的三个单位矢量。球面的参数域是[0，2元）×「一元/2，元/21。GB/T36341.1—2018
球面应包含以下描述：
a）球面的球心P，描述了球面的位置；球面的半径r，描述了球面的形状；b）
相互垂直的三个单位失量X、Y和A，描述了球面的方向。图11球面
椭球面
椭球面如图12所示，椭球面的参数表示：S（u，u）=P+（aXcosu十bYsinu）cosu十cAsinu，其中P是椭球面的中心，X、Y、A是椭球面的三个主轴，是互相垂直的单位矢量，a、6和c分别是椭球面在XY和A方向的半径。
椭球面的参数域是[0，2元】×［一元/2，元/2]。椭球面应包含以下描述：
a）椭球面的中心P，描述了椭球面的位置；b)
椭球面的三个主轴的半轴长α6和c，描述了椭球面的形状：椭球面的三个主轴的单位失量X、Y和A，描述了椭球面的方向。图12
椭球面
圆环面
圆环面如图13所示，圆环面的参数表示：S（u，u）=P+（Xcosu+Ysinu）（a+bcosu）十bAsinu，其中P是圆环面的中心点，a和是圆环面的大小半径，X和Y是圆环面大圆所在平面内相互垂直的两个单位失量，A与XY所在平面垂直的单位矢量。圆环面的参数域是[0，2元】×[0，2元】。圆环面应包含以下描述：
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