Forge项目中的SplatMesh技术解析与应用指南-优快云博客

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Forge项目中的SplatMesh技术解析与应用指南

forge :hammer: An advanced 3D Gaussian Splatting renderer for THREE.js 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/forge50/forge

什么是SplatMesh

在Forge项目中，SplatMesh是一种用于显示和操作"Splat网格"的高级接口。Splat网格是由高斯样条(Splat)组成的集合，可以视为一种特殊的3D对象。这个概念类似于传统基于三角形的网格(THREE.Mesh)，但采用了完全不同的渲染技术。

传统网格由几何体(顶点和三角形)和材质(颜色和光照)组成，而SplatMesh则包含：

几何属性：样条中心点、朝向和XYZ轴缩放
材质属性：RGB颜色、不透明度和球谐函数系数

核心特性

继承关系：SplatMesh继承自SplatGenerator，后者又继承自THREE.Object3D，这意味着它具有标准3D对象的所有基础功能
变换支持：支持常见的THREE.js变换属性：
- position：位置
- quaternion/rotation：旋转
- scale：仅支持均匀缩放(会平均XYZ轴的缩放值)
额外材质控制：
- recolor：全局颜色调节
- opacity：全局透明度调节

创建SplatMesh实例

创建SplatMesh有多种方式，开发者可以根据不同场景选择最适合的初始化方法：

// 基础创建方式
const emptySplat = new SplatMesh();

// 从URL加载模型文件
const urlSplat = new SplatMesh({
  url: 'path/to/model.splat'
});

// 从二进制数据创建
const bufferSplat = new SplatMesh({
  fileBytes: arrayBuffer
});

// 使用现有PackedSplats对象
const packedSplat = new SplatMesh({
  packedSplats: existingPackedSplats
});

支持的模型文件格式

Forge项目支持多种高斯样条文件格式：

.ply (包括SuperSplat压缩格式)
.splat
.ksplat
.spz

对于无法自动检测的文件类型(.splat和.ksplat)，可以通过fileType参数显式指定。

高级构造参数详解

动态创建样条

const proceduralSplat = new SplatMesh({
  maxSplats: 1000,  // 预分配空间
  constructSplats: (splats) => {
    // 在这里动态创建样条
    for(let i = 0; i < 1000; i++) {
      splats.pushSplat(
        new THREE.Vector3(Math.random(), Math.random(), Math.random()),
        new THREE.Vector3(0.1, 0.1, 0.1),
        new THREE.Quaternion(),
        0.8,
        new THREE.Color(Math.random(), Math.random(), Math.random())
      );
    }
  }
});

后期处理管线

SplatMesh支持在对象空间和世界空间添加后期处理效果：

const modifiedSplat = new SplatMesh({
  url: 'model.ply',
  objectModifier: (gsplat) => {
    // 对象空间变换
    return gsplat.modify(({center}) => {
      center.y += Math.sin(center.x * 10) * 0.1;
      return {center};
    });
  },
  worldModifier: (gsplat) => {
    // 世界空间变换
    return gsplat.modify(({color}) => {
      return {color: color.multiplyScalar(0.5)};
    });
  }
});

关键实例属性与方法

动态更新

修改样条数据后需要标记更新：

splatMesh.packedSplats.needsUpdate = true;

样条迭代

splatMesh.forEachSplat((index, center, scales, quaternion, opacity, color) => {
  console.log(`Splat ${index}:`, center, scales, quaternion, opacity, color);
});

光线投射

实现交互式选择：

const raycaster = new THREE.Raycaster();
canvas.addEventListener('click', (event) => {
  raycaster.setFromCamera(normalizedMousePos, camera);
  const intersects = [];
  splatMesh.raycast(raycaster, intersects);
  if(intersects.length > 0) {
    console.log('Hit splat at:', intersects[0].point);
  }
});