glTF基本结构

一、概述

1. glTF的全称是GL传输格式，是一种针对GL(WebGL，OpenGL ES以及OpenGL)接口的运行时资产(asset)。在3D内容的传输和加载中，glTF通过提供一种高效，易扩展，可协作的格式，填补了3D建模工具和现代GL应用之间的空白。

2. glTF资产是JSON文件，另外还支持外部数据。具体而言，glTF资产表示为：

   • JSON格式的文件（.gltf ），其中包含完整的场景描述：节点层次结构，材质，照相机以及网格，动画和其他构造的描述符信息
   • 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（.bin ）
   • 用于纹理的图像文件（.jpg ，.png ）

3. glTF资产包含零个或多个场景，scene.nodes数组中所有的节点都必须是根节点。

4. 节点层次结构使用children属性来定义，如"childredn":[1,2,3,4]

5. 节点通过matrix属性和rotation、scale、translation属性来定义空间变换。ratation属性是单位四元数值(x,y,z,w)，如"rotation":[0,0,0,1];scale和translatiion属性是单位三元数值，如"scale":[1,1,1]、"translation":[-17,-11,2]

6. buffer存储二进制数据，包含几何体、网格、动画和蒙皮等大数据文件，并通过访问器(accessor)进行检索。"byteLength"指定缓存文件的大小，"uri"属性是URI到buffer的数据，buffer数据也可以作为base64编码的数据存储在glTF文件中，并通过URI进行引用。

7. "bufferView"表示数据在buffer中的子集,glTF文件中的对象不会直接访问buffer和bufferView，而是通过Accessor访问器来访问。

二、基础结构

1）scene：场景入口，由node构成树结构

2）node:场景层级中的一个节点，包含变换，可以有子节点。node通过指向mesh,camera,skin来描述Node的形变

3）camera:定义渲染场景的视点配置

4）mesh:描述场景中的几何物体，通过accessor来访问；通过扩展网格概念来定义变形目标，变形目标是可变的网格，其通过Mesh primitives中定义的targets属性实现，通常仅支持三个属性POSITION(位置位移),NORMAL(法线位移)和TANGENT(切线位移)。

5）skin:蒙皮的网格是用顶点属性定义的，影响一个顶点的关节数限制为每组4个，因此访问器必须具有VEC4类型。

所有的关节值必须在皮肤的关节范围内，未使用的关节值应设置未零。
用于控制蒙皮网格的关节层次结构是glTF节点层次结构，每个节点都指定为关节。

6）texture:glTF将纹理访问分为三种不同的对象类型：纹理，图像和采样器。

7）material:glTF使用基于物理渲染(PBR)广泛使用的材料表示一组通用参数来定义材料。

8）camera:摄影机定义了从视图到剪辑坐标的投影矩阵，投影分为透视图和正射投影。摄像机包含在节点中，因此可以进行转换。

摄像机存储在资产的cameras中，每个摄像机都定义了一个type属性，该属性指定投影的类型（透视或正交）。

9）animation:glTF通过节点变换的关键帧动画支持关节动画和蒙皮动画，关键帧数据存储在缓存中，并通过访问器在动画中引用。
动画储存在资产的animations中，每个动画定义了通道和采样器，这些采样器使用关键帧数据和插值方法指定访问器

10）extensions:任何glTF对象都可以具有可选的extensions属性。

三、与3D Tiles的联系

1. glTF是与API无关的3D资产运行时资产交付格式；3D Tiles是在glTF的基础上，加入了分层LOD的结构后得到的产品，专门为大量地理3D数据流式传输和海量渲染而设计的一种格式，是目前大火的开源WebGL框架Cesium的御用格式。

2. 批处理3D模型(b3dm)和实例3D模型(i3dm)格式基于glTF建立，glTF是为有效传输3D内容而设计的开放规范。这些格式的图块内容在二进制主体中嵌入了glTF资源，其中包含模型几何和纹理信息。点云格式未嵌入glTF。

3. glTF使用URI来引用缓冲区和图像资源。

4. 数据类型分为两类：type和componentType。

   • type属性用来表明数据元素是标量（SCALLAR）、矢量（VEC3）还是矩阵（MAT4）
   • componentType属性用来表明数据类型，如512为FLOAT类型