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gltf教程系列-glTF的基本结构（二）

分类: 文章 • 2024-10-07 12:09:40

 

glTF的核心是一个JSON文件。该文件描述了3D场景的全部内容。它由场景结构本身的描述组成，它由定义场景图的节点层次结构给出。场景中出现的3D对象是使用附加到节点的网格定义的。材质定义对象的外观。动画描述3D对象如何随时间变换（例如，旋转到平移），并且外观定义如何基于骨架姿势变形对象的几何形状。摄像机描述渲染器的视图配置。

JSON结构

场景对象存储在JSON文件中的数组中。可以使用数组中相应对象的索引访问它们：

"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，并且节点可以使用网格索引引用其中一个网格，以指示网格应该附加到此节点：

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

下图（改编自glTF概念部分）概述了glTF结构的JSON部分的顶级元素：

gltf教程系列-glTF的基本结构（二）
图2a：glTF JSON结构

这里简要概括这些元素，并给出glTF规范各个部分的链接。以下各节将更详细地解释这些元素之间的关系。

  • scene是存储在glTF的场景描述的入口点。它指的是定义场景图的节点（s）。
  • node是场景图层次结构中的一个节点。它可以包含变换（例如旋转或平移），并且它可以指代其他（子）节点。另外，它可以指代附着”到节点的mesh或camera“实例，或者描述网格变形的skin。
  • camera定义了用于渲染场景视图的配置。
  • mesh描述了场景中出现的几何对象。它指的是用于访问实际几何数据的accessor对象，以及在呈现对象时定义对象外观的material(s)。
  • skin定义了顶点蒙皮所需要的参数，这允许基于虚拟角色姿态的mesh的变形。这些参数的值来自accessor。
  • animation描述了某些节点随着时间的变化如何转变（例如，旋转或平移）。
  • accessor被用作任意数据的抽象源。它由mesh，skin和animation所使用，并提供几何数据、蒙皮参数和时间相关的动画值。它指的是bufferView，bufferView是包含实际原始二进制数据的buffer的一部分。
  • material包含定义对象的外观的参数。它通常指的是将应用于渲染几何体的texture对象。
  • texture由sampler和image定义。sampler定义了纹理、image如何放置在物体上。

参考外部数据

二进制数据（如3D对象的几何和纹理）通常不包含在JSON文件中。相反，它们存储在专用文件中，而JSON仅包含这些文件的链接。这允许二进制数据以非常紧凑的形式存储，并且可以通过网络有效地传输。此外，数据以可直接在渲染器中使用的格式存储，无需解析，解码或预处理数据。

gltf教程系列-glTF的基本结构（二）
图2b：glTF结构

如上图所示，有两种类型的对象可能包含到外部资源的链接，即buffers和images。稍后将更详细地解释这些对象。

阅读和管理外部数据

读取和处理glTF结构从解析JSON结构开始。解析结构后，buffers和images数组顶级中的buffer和image对象就可以调用了。这些对象中的每一个指代二进制数据块。为了进一步处理，数据将被读入存储器。通常情况下，数据将被存储在一个阵列，这样就可以用指向的buffer或image对象相同的索引中查找到它们。

二进制数据 buffers

一个buffer包含一个指向包含原始二进制缓冲区数据的文件的URI：

“ buffer01 ”： {
     “ byteLength ”： 12352，
     “ type ”： “ arraybuffer ”，
     “ uri ”： “ buffer01.bin ” 
}

这个二进制数据只是从buffer的URI中读取的原始内存块，没有固有的含义或结构。 Buffers, BufferViews, and Accessors 部分将讲述这些原始数据是如何扩展数据类型和数据布局信息的。利用该信息，数据的一部分可以被解释为动画数据，而另一部分可以被解释为几何数据。以二进制形式存储数据比JSON格式存储能更有效地在网络中传输，并且二进制数据可以直接传递给渲染器而无需解码或预处理它。

Images中的图像数据 

一个image可以是指可用于作为再现对象的纹理的外部图像文件：

“ image01 ”： {
     “ uri ”： “ image01.png ” 
}

该引用以通常指向PNG或JPG文件的URI的形式给出。这些格式显著减小了文件的大小，因此网络可以更有效地传输它们。在某些情况下，image对象可能不会引用外部文件，而是引用存储在buffer文件中的数据。详细信息将在Textures, Images, and Samplers部分中进行说明。

数据URI中的二进制数据

通常，buffer和image对象中包含的URI 将指向包含实际数据的文件。作为替代方案，可以通过使用数据URI将数据以二进制格式嵌入到JSON中。

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