技术标签: webgl webgl笔记 gltf opengles typescript 三维格式
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在讲gltf之前,我们先来聊一聊三维格式。三维格式存储的是用于构建三维场景的实时或非实时的渲染三维数据,一般作为传输与用户数据存储的标准。不同的格式(维基百科上罗列了不下70多种)有不同的定位与目的,如只描绘三维对象几何格式(.ply,.vtk,.obj,.dae)、描绘三维视图格式(.x3d,.jvx,.vrml)、描绘模型和渲染格式(.maya,.pov,.lwo)以及CAD相关的格式(.dxf,.stl,.zpr)等等。
部分大事件回顾:
部分大事件回顾:
gltf的创始者在互联网的兴起中意识到需要一种有效的现代三维格式来传输三维模型和场景信息数据。
在gltf出现前,三维圈子也流行着一些标准化的格式,如FBX、OBJ等等。FBX格式具有非常多的功能,不过其中有些在目前的渲染中是已经被时代淘汰了,而且它是私有的,AutoDesk提供的SDK封装好了,我们并不能在官方查看到其内部结构(不过网上有很多分析FBX文件内部结构的文章),并且它是针对建模工具之间交互数据使用的。再说OBJ,文件格式虽然是公开的,但OBJ的功能集有限且由于是文本格式,数据量大,在存储空间和快速读写数据的能力效率极低。虽然可在Web浏览器中传输加载OBJ文件,但这是一个非常不好的体验。
总而言之,在gltf之前,大家都要花较长的的时间来处理模型的载入或者花较大代价进行模型的传输。很多的游戏引擎或者3D渲染引擎,都使用的是插件的方式来载入各种格式的模型,繁多的格式插件增大了引擎本身体积。并且,各种格式的模型总是会包含了一些与当前加载无关的信息,例如一些过程数据。
来自官方原文:
目的决定了优势,下面我们来看看GLTF到底有哪些优势
例如:将模型数据表示为简单的二进制缓冲区。“访问者”允许根据上下文解释该数据。这特别适合在OpenGL中加载这些文件,您可以在其中使用glBufferData将每个缓冲区加载到GPU中,然后使用glVertexAttribPointer解析每个访问器,以绑定到缓冲区中每个顶点元素的位置。
补充:
glTF格式使用scene对象来描述场景。对glTF数据的JSON文件进行解析时,对场景结构的遍历也是从scene对象开始。每个scene对象引用了一个nodes数组,nodes数组通过索引引用了场景的根结点。
外部数据基本为二进制数据与图片数据。二进制数据,比如3D对象的几何数据和纹理数据通常不被包含在JSON文件中,它们被存储在外部的文件中。JSON文件中只包含了到这些外部文件的链接。这使得二进制数据可以以非常紧凑的形式进行存储方便互联网传输,并且可以直接被渲染程序使用,无需额外的解码、预处理。
在JSON结构被分析完后,就可以使用buffers和images数组来索引访问buffer和image对象。每个buffer和image对象引用了一块二进制数据。通常会将二进制数据读取到内存中,以它们在原来buffers和images数组中的索引顺序进行存储,以便使用相同的索引来访问对象对应的二进制数据。
示例包含了一个scene对象,这一scene对象引用了一个索引为0的node对象,这个node对象引用了索引为0的mesh对象。
示例只包含了一个mesh对象,这一mesh对象只包含了一个primitive对象。primitive对象包含了一个attribute对象数组,存储了mesh对象的几何数据信息。
对于这个示例来说,只包含了一个POSITION属性,用于描述mesh对象的顶点位置信息。primitive对象的indices属性描述了用于渲染的顶点索引数据,默认情况下,连续3个顶点索引构成一个三角形。
包含了2个bufferView对象,它们引用了同一个buffer对象的不同部分数据。
第一个bufferView对象引用了三角形的索引数据,数据位置从偏移值byteOffset(0)开始,长度为6字节。
第二个bufferView对象引用了三角形的顶点位置数据,数据位置从偏移值byteOffset(8)开始,长度为36字节。
补充:
bufferview target属性,此属性是在GPU渲染过程中,区分bufferview指向数据的类型。例如34962代表ARRAY_BUFFER,34963代表ELEMENT_ARRAY_BUFFER
示例中我们使用数据URI直接在JSON文件中编码长度44字节的buffer数据。
对于glTF数据格式的1.0版本,asset对象是可选的,对于之后版本的glTF数据格式,必须包含asset对象,使用version属性指定glTF数据格式的版本。示例表示数据使用glTF数据格式的2.0版本进行描述。
附:关于gltf数据结构,如想了解更多可以去看一下KhronosGroup的glTF-torials。
左侧代码是读取gltfJson树状结构代码,如代码所示是一个不断递归过程,例如loadScene方法在访问scene节点时需要访问其他节点也会使用getDependency接着递归到其他节点上。
右侧代码展现的是gltf设计所可以带来的扩展能力,当我们想在gltf实现一个扩展时,我们可以很方便地将这个扩展独立出来与引用进去,不会破坏原先的json结构;当基础json结构在某个节点要用这个扩展时,只要去查询目前我们之前独立出来的扩展类就可以了。
没有人不爱惜他的生命,但很少人珍视他的时间。——梁实秋 出自《时间与生命》
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