Mars3D开发基础：glTF小模型

木遥
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  1. 三维场景 Map
  2. 地图控件
  3. 地图图层 Layer
  4. 加载DEM地形
  5. 栅格瓦片图层
  6. 坐标系及坐标变换
  7. 相机Camera及视角控制
  8. 时钟Clock及时序控制
  9. 事件机制
  10. 矢量图层Layer
  11. 矢量数据Graphic
  12. Property属性机制
  13. Material材质
  14. glTF小模型
  15. 3DTiles三维模型
  16. 场景特效
  17. 管理及分析功能

glTF全称是 Graphics Language Transmission Format （图形语言传输格式），是一种针对GL(WebGL，OpenGL ES以及OpenGL)接口的运行时资产传递格式，由澳大利亚的 Khronons 集团进行维护，并于2017年6月5日在GitHub上公布了glTF 2.0的规范，此文也是针对于2.0版本进行介绍的。

glTF通过提供高效、可扩展、可互操作的格式来传输和加载三维内容，填补了3D建模工具与现代图形应用程序之间的空白，它已成为了 Web 上的3D 对象标准（Web导出的通用标准），可以说glTF是3D 模型的JPEG格式，几乎每个3D Web框架都支持glTF。随着glTF的不断发展，glTF形成了自己庞大的生态系统，同时受到了各行业的大力支持。

glTF小模型只是 Primitive 或Entity的其中一种类型数据，代码加载方式是一致的，这里单独拿出来讲解下他的.gltf数据特性。

glTF官方资料

1. glTF数据结构

glTF的核心是一个JSON文件，另外还支持外部数据。具体而言，一个glTF模型可包括以下三部分内容：

  • JSON格式的文件（.gltf），其中包含完整的场景描述，并通过场景结点引用网格进行定义 。包括：节点层次结构、材质（定义了3D对象的外观）、相机（定义义了渲染程序的视锥体设置 ）、mesh（网格）、动画（定义了3D对象的变换操作，比如选择、平移操作）、蒙皮（定义了3D对象如何进行骨骼变换）等；

  • .bin包含几何和动画数据以及其他基于缓冲区的数据的二进制文件；

  • 图像文件（.jpg，.png）的纹理。

image.png

1.1 glTF的JSON结构

场景对象以数组的形式存储在JSON文件中，可以使用数组中各个对象的索引来访问它们：

"meshes" : 
[
    { ... }
    { ... }
    ...
],

这些索引还用于定义对象之间的关系。上面的示例定义了多个网格对象，并且一个节点可以使用网格索引引用上面定义的其中一个网格对象：

"nodes": 
[
    { "mesh": 0, ... },
    { "mesh": 5, ... },
    ...
}

下图概述了glTF的JSON部分的顶级元素：

image.png

下面我对这些元素进行简要说明：

  • scene： glTF格式的场景结构描述条目。它通过引用node来定义场景图；
  • node： 场景图层次中的一个节点。它可以包含一个变换(比如旋转或平移)，并且可以引用其他（子）节点 。此外，它可以引用网格和相机，以及描述网格变换的蒙皮；
  • camera： 定义了用于渲染场景的视锥体配置；
  • mesh： 描述了出现在场景中几何对象实际的几何数据。它是指accessor用于访问实际几何数据material的对象，并且是指在渲染对象时定义其外观的 ；
  • skin： 定义了用于蒙皮的参数，参数的值通过一个accessor对象获得。
  • animation： 描述了一些结点如何随时间进行变换(比如旋转或平移)；
  • accessor： 一个访问任意数据的抽象数据源。被mesh、skin和animation元素使用来提供几何数据、蒙皮参数和基于时间的动画值。它通过引用一个bufferView对象，来引用实际的二进制数据；
  • material： 包含了定义3D对象外观的参数。它通常引用了用于3D对象渲染的texture对象；
  • texture： 定义了一个sampler对象和一个image对象。sampler对象定义了image对象在3D对象上的张贴方式。

更多详情，可查阅 glTF 2.0规范以及 glTF官方教程

1.2 glTF相关工具推荐

浏览： BabylonJS查看器浏览gltf ThreeJS查看器浏览gltf PlayCanvas查看器浏览gltf

其他： glTF在线验证 gltf内部优化处理

数据处理：单体小模型转为glTF格式

2. glTF的使用

供了两种方式加载glTF模型，分别是通过 Entity API 和 Primitive API 两个 API 实现的，使用方式差不多，仅类名不同。

image.png

image.png

核心代码如下：

//entity方式
var graphic = new mars3d.graphic.ModelEntity({
    position: [116.35104, 30.86225, 374.4],
    style: {
        url: 'http://data.mars3d.cn/gltf/mars/fengche.gltf',
        heading: 270,
        scale: 30,
        minimumPixelSize: 100,
    },
})
graphicLayer.addGraphic(graphic)

//primitive方式 
var primitive = new mars3d.graphic.ModelPrimitive({
    position: [116.35104, 30.86225, 374.4],
    style: {
        url: 'http://data.mars3d.cn/gltf/mars/fengche.gltf',
        colorBlendMode: Cesium.ColorBlendMode.MIX,
        heading: 270,
        scale: 30,
        minimumPixelSize: 100,
    },
})
graphicLayer.addGraphic(primitive)

2.1. 运行效果

image.png

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