glTF入门
glTF介绍
DCC生成的模型往往不能直接被渲染引擎使用，比如包含冗余数据、缺失场景数据、缺少动画状态机、压缩率不足等。许多引擎拥有一个Asset Pipeline，负责将不同DCC导出的各类数据转化为引擎可以直接使用的资源文件，比如UE的Cooking操作
glTF是一种表示3D场景的模型格式，它的目标就是尽可能保留3D场景相关的数据（使用json描述场景），为渲染引擎提供无需解码的模型数据（使用二进制存储buffer和image）
文本类型
glTF有二进制（.glb）和ASCII文本格式（.gltf）
一般而言，文本格式的glTF并不包含二进制内容（buffer和image），而是仅有一个uri链接，指向真正存储这些二进制数据的文件，这些数据已经被处理成GPU便于访问的格式
"buffer01": {
"byteLength": 12352,
"type": "arraybuffer",
"uri": "buffer01.bin"
}
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"image01": {
"uri": "image01.png"
}
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正是因为glTF这种描述和存储分离的特点，我们可以用很小的文件就能得到场景的描述，当我们需要使用到某个buffer或image时再懒加载这个资源，于是很适合Web项目。现在很多基于WebGL的渲染器都使用glTF格式
值得注意的是，对于一些小模型，我们也可以将这些二进制嵌入到json中
"buffers" : [
{
"uri" : "data:application/octet-stream;base64,AAABAAIAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAIA/AAAAAAAAAAAAAAAAAACAPwAAAAA=",
"byteLength" : 44
}
],
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json结构
scene
scene是解析一个glTF的入口，一个glTF可以包含多个scene
一个scene中会有一个nodes，nodes是一个数组，指向多个node
一个node中会有mesh等元素
mesh
一个meshes包含多个primitives（图元），每个图元中有一个attributes（属性）和indices
attributes中包含着模型的顶点数据（vertices），比如POSITION、NORMAL、TEXCOORD_0
"meshes" : [
{
"primitives" : [ {
"attributes" : {
"POSITION" : 1
},
"indices" : 0
} ]
}
],
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accessor
accessor（访问器），这是对资源的一种抽象封装，它存储了bufferView的结构，以及访问方法
对于mesh、skin、animation等数据，我们要通过accessor来访问。accessor中有一个bufferView，bufferView又指向存储真正二进制数据的buffer
"accessors" : [
{
"bufferView" : 0,
"byteOffset" : 0,
"componentType" : 5123,
"count" : 3,
"type" : "SCALAR",
"max" : [ 2 ],
"min" : [ 0 ]
},
{
"bufferView" : 1,
"byteOffset" : 0,
"componentType" : 5126,
"count" : 3,
"type" : "VEC3",
"max" : [ 1.0, 1.0, 0.0 ],
"min" : [ 0.0, 0.0, 0.0 ]
}
],
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buffer
A buffer defines a block of raw, unstructured data with no inherent meaning
为了便于渲染API的使用，glTF里的buffer是单纯的二进制，因此在解析时一定要明确读取的步长、类型
bufferView
A bufferView describes a “chunk” or a “slice” of the whole, raw buffer data
bufferView将一个完整的巨大的二进制内容切割为一个个小片，可以实现一个buffer存储多种类型的数据，还可以实现字节对齐等功能
一个简单的读mesh示例
这里我使用tinygltf库来加载glTF，这是一个基于cmake的纯头文件库
举一个简单的glTF读取mesh的例子，仅读取index buffer和vertex buffer（只有POSITION和TEXCOORD_0）
class GltfLoader
{
public:
GltfLoader(std::string model_path);
~GltfLoader();
std::vector<Index> loaded_index_buffer;
std::vector<Vertex> loaded_vertex_buffer;
private:
tinygltf::Model m_gltf_model;
tinygltf::TinyGLTF m_loader_context;
};
|
GltfLoader::GltfLoader(std::string model_path)
{
std::string gltf_load_error;
std::string gltf_load_warning;
bool gltf_load_result = m_loader_context.LoadASCIIFromFile(&m_gltf_model, &gltf_load_error, &gltf_load_warning, model_path);
if (gltf_load_result)
{
for (auto& mesh : m_gltf_model.meshes)
{
for (auto& primitive : mesh.primitives)
{
int vertex_count = 0;
std::vector<Vertex> local_vertex_buffer;
if (primitive.attributes.find("POSITION") != primitive.attributes.end())
{
const int accessor_index = primitive.attributes.at("POSITION");
const tinygltf::Accessor& accessor = m_gltf_model.accessors[accessor_index];
const tinygltf::BufferView& buffer_view = m_gltf_model.bufferViews[accessor.bufferView];
const tinygltf::Buffer& buffer = m_gltf_model.buffers[buffer_view.buffer];
const float* data_ptr = reinterpret_cast<const float*>(&buffer.data[buffer_view.byteOffset + accessor.byteOffset]);
const int position_byte_stride = 3;
vertex_count = accessor.count;
for (int i = 0; i < vertex_count; i++)
{
Vertex local_vertex;
local_vertex.pos = glm::vec3(data_ptr[i * position_byte_stride], data_ptr[i * position_byte_stride + 1], data_ptr[i * position_byte_stride + 2]);
local_vertex_buffer.push_back(local_vertex);
}
}
if (primitive.attributes.find("TEXCOORD_0") != primitive.attributes.end())
{
const int accessor_index = primitive.attributes.at("TEXCOORD_0");
const tinygltf::Accessor& accessor = m_gltf_model.accessors[accessor_index];
const tinygltf::BufferView& buffer_view = m_gltf_model.bufferViews[accessor.bufferView];
const tinygltf::Buffer& buffer = m_gltf_model.buffers[buffer_view.buffer];
const float* data_ptr = reinterpret_cast<const float*>(&buffer.data[buffer_view.byteOffset + accessor.byteOffset]);
const int uv_byte_stride = accessor.ByteStride(buffer_view) ? (accessor.ByteStride(buffer_view) / sizeof(float)) : tinygltf::GetNumComponentsInType(TINYGLTF_TYPE_VEC2);
for (int i = 0; i < vertex_count; i++)
{
local_vertex_buffer[i].texture_coord = glm::vec2(data_ptr[i * uv_byte_stride], data_ptr[i * uv_byte_stride + 1]);
}
}
for (int i = 0; i < vertex_count; i++)
{
loaded_vertex_buffer.push_back(local_vertex_buffer[i]);
}
if (primitive.indices >= 0)
{
const tinygltf::Accessor& accessor = m_gltf_model.accessors[primitive.indices];
const tinygltf::BufferView& buffer_view = m_gltf_model.bufferViews[accessor.bufferView];
const tinygltf::Buffer& buffer = m_gltf_model.buffers[buffer_view.buffer];
const void* dataPtr = &(buffer.data[buffer_view.byteOffset + accessor.byteOffset]);
const int elements_count = accessor.count;
switch (accessor.componentType)
{
case TINYGLTF_PARAMETER_TYPE_UNSIGNED_INT:
{
const uint32_t* buf = static_cast<const uint32_t*>(dataPtr);
for (int i = 0; i < elements_count; i++)
{
Index local_index;
local_index.index = buf[i];
loaded_index_buffer.push_back(local_index);
}
break;
}
case TINYGLTF_PARAMETER_TYPE_UNSIGNED_SHORT: {
const uint16_t* buf = static_cast<const uint16_t*>(dataPtr);
for (int i = 0; i < elements_count; i++)
{
Index local_index;
local_index.index = buf[i];
loaded_index_buffer.push_back(local_index);
}
break;
}
case TINYGLTF_PARAMETER_TYPE_UNSIGNED_BYTE: {
const uint8_t* buf = static_cast<const uint8_t*>(dataPtr);
for (int i = 0; i < elements_count; i++)
{
Index local_index;
local_index.index = buf[i];
loaded_index_buffer.push_back(local_index);
}
break;
}
default:
std::cerr << "Index component type " << accessor.componentType << " not supported!" << std::endl;
return;
}
}
}
}
}
}
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参考
glTF Tutorials
