3D引擎資料結構與glTF(1) 簡介

2021-08-13 06:45:15 字數 1620 閱讀 4882

不是有句老話講「程式 = 演算法 + 資料結構」嘛,對於3d引擎來說也是這樣。學習和掌握3d引擎中的核心資料有哪些,它們直接的關係是怎樣等等問題,對於理解3d引擎的架構和圖形渲染關係都有著非常大的幫助。然而,現在的商業3d引擎非常複雜,想要通過學習其源**嘛非常困難,那麼你就這樣放棄了嗎? :wink: 我們需要乙個合適的方式切入。

直接去研讀unreal engine的源**,對於沒有基礎的同學來說,確實太困難了。想要對3d引擎內部有一些必要的了解,gltf是乙個很好的切入點。學習gltf也是具有實用價值的,已經有越來越多的引擎支援這種格式,另外還可以順便學一下英語。:smile:

gltf是什麼呢?

* gltf即gl transmission format的縮寫;

* gltf是一種3d內容的格式標準,由khronos group管理;(khronos group還管理著opengl系列、opencl等重要的行業標準)

* gltf的設計是面向實時渲染應用的,盡量提供可以直接傳輸給圖形api的資料形式,不再需要二次轉換;

* gltf對opengl es、webgl非常友好;

* gltf的目標是:3d領域的jpeg;

* 作為乙個標準,自2023年10月發布(gltf 1.0)以來,已經得到了業界廣泛的認可,你可以相信它的水平;

* gltf目前最新版本為2.0已於2023年6月正式發布。

從邏輯的角度,它包含所有常用的、必須的資料:

* gltf包括場景定義資料,它使用scenegraph,也就是乙個樹來定義場景;場景中的節點包含transform矩陣(也就是位置、旋轉、縮放)、父子關係的描述,以及包含的功能(mesh、camera等);

* 包含mesh和skin資料,通過它們你可以載入靜態模型和骨骼模型;

* 包含動畫資料,通過定義場景中節點的運動來定義動畫,這些節點可以用來組成骨架結構(skeleton),也可以直接控制節點中的mesh做剛體運動;

* 包含morph target(也稱作blend shape)模型動畫資料;

* 包含材質定義;在gltf 1.0中,包含乙個technique的定義,相對於unity3d中的shaderlab,或者d3d中的effect檔案;

gltf標準所定義的上述資料,從物理結構上了由以下幾個檔案組成:

* 乙個json文字檔案,作為整個標準的核心,描述場景結構,資料對應關係等;

* 乙個二進位制檔案,用來儲存vertex buffer、index buffer等,這些資料可以直接通過opengl或者webgl api直接上傳到顯示驅動,無需再做解析和轉換;

* 還包含所引用的shader檔案、貼**件等;

通過上面的簡單介紹,你可能對於gltf已經比較糊塗了,哈哈,因為我也沒打算三兩句把它說清楚。我將通過一系列文章講述gltf的各方面的資料是如何組織的,以及如果通過圖形api去實現整個gltf定義的場景的渲染。完整掌握了這些知識,你自己動手實現乙個基本的3d渲染引擎應該是可以的。 :smile:

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