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glb数据格式

glb数据格式

glb 文件格式只包含一个glb 文件,文件按照二进制存储,占空间小

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glTF Viewer (donmccurdy.com)

glbxz.com 模型网

GLTF 编辑器 -NSDT

image-20240916132645849

参考资料

完整的介绍文档可以参考以下几个

GLB文件 (sarkuya.com)

glTF 2.0 - Blender 4.2 手册

GLB (fileformat.com)

glTF Tutorial | glTF-Tutorials (khronos.org)

文件格式

开始正文介绍,二进制的glb文件打开后结构如下:

image-20240916134704827

整体结构的包含一个文件头,一个Json的chunk,一个bin的chunk存储图像,动画,纹理等

header

头部数据长度12个字节

#读取12个字节,按照小端,转换为无符号整数
header = f.read(12)
magic, version, length = struct.unpack('<III', header)
名称说明数值解释
magic魔术字0x46546C67对应ascII码glTF
version版本2GITF的版本
length长度746776包括文件头的文件总长度

chunk0

一个glb文件可以存在多个chunk,但是chunk0是必须的,其格式是固定的

# 读取8个字节,存储字节总长度和chunk类型,按照字节长度截取数据存储为chunkdata
chunk_header = f.read(8)
chunk_length, chunk_type = struct.unpack('<II', chunk_header)
if chunk_type != 0x4E4F534A:
    raise ValueError("Expected JSON chunk.")

json_chunk = f.read(chunk_length)
gltf_data = json.loads(json_chunk.decode('utf-8'))
名称说明数值
chunkLength字节总长度7420(测试值)
chunkType数据类型0x4E4F534A,对应ascII是JSON
chunkData数据JSON数据
#使用该指令可以将无符号整数转ascII,对应值是JSON
chunk_type.to_bytes(4, byteorder='little').decode('ascii')

chunkData

img

已知数据格式为JSON,所以将数据按照utf-8编码转换为对应的数据JSON数据,并打印出来

gltf_data = json.loads(json_chunk.decode('utf-8'))
print(json.dumps(gltf_data, indent=4))

对应打印值对应如下:

image-20240916141139346

接下来对JSON结构进行解释,其加载顺序对应是scenes、nodes、meshes、accessors、bufferViews、buffers、materials、textures、images。其中每个mesh包括一个bufferViews和一个materials。每一层的递进都有数组下标来确定,结构存储在buffer中,纹理存储在image中

名称说明包含声明
scenes场景nodes
nodes节点mesh、translation、chidren,camera、skin
meshes网格attributes、indices、material网格所需数据
accessors访问器bufferView、componentType、count、type缓冲器索引,数据类型,大小
bufferViews缓冲器buffer、byteOffset、byteLength、targetbuffer对应得位置
buffers缓冲数据byteLength,uri、namebuffer的字节长度
materials材质baseColorTexture、metallicFactor、roughnessFactor、extensions材质参数,以及纹理索引
textures纹理source,sampler照片索引和采样器索引
images照片name、uri、bufferView、mimeType纹理文件索引,文件格式
samplers采样器magFilter、minFilter放大缩小时滤波器

scenes

对应模型得场景,一般模型一个场景,即默认场景;

每个场景包含一个node字段,指定了sence的根节点,

下图包含一个scene对象,该对应指定了一个索引为2的node节点

image-20240916152026773

nodes

节点,所有的节点构成scene,可以包含网格mesh、变换translation,子节点children,相机camera、纹理skin等

名称说明
mesh网格信息 存放网格索引
children子节点,该节点包含的子节点
translation平移信息
rotation旋转信息,四元数
scale缩放信息
name节点名
matrix局部变换矩阵,16浮点矩阵数组,平移,旋转,尺度

下图node包含

一个mesh,其索引值为0

一个子节点children,索引为0,并且包含了其变化参数translation,对应节点名称为rtc

一个子节点children,索引为1,并且包含了对应姿态matrix,对应节点名称为rootNode

所以根据使用得关系是rootnode给了rtc一个属性matrix,然后rtc给了mesh一个属性translation,等于mesh继承了器各个属性

img

image-20240916152107240

meshes

meshes网格,包含构建一个网格所需要的数据"primitives"数组,,其包含的属性值有

  • attributes:包含"NORMAL"、“POSITION”、“TEXCOORD_0”、“TANGENT”、“JOINTS_0”、“WEIGHTS_0”等数据的索引
  • indices:存储属性accessors的数组索引
  • material:存储属性material材质的数组索引
名称说明,对应于accessors索引
NORMAL顶点的法线
POSITION顶点的位置
TEXCOORD_0顶点的uv坐标
TANGENT顶点的切线
JOINTS_0顶点受骨骼节点的约束
WEIGHTS_0顶点受骨骼节点约束的权重

该mesh包含7个网格,其中第一个网格包含顶点位置索引0,对应uv坐标索引1;对应accessors索引2,材质索引0

image-20240916153256371

accessors

accessors访问器:是访问buffer的中间件,是bufferView和mesh之间的桥梁,表明bufferView的索引

名称说明
bufferView在bufferViews中的索引
componentType数据类型
5120:byte; 5121:ubyte;5122:short;
5123:ushort;5124:int; 5125:uint;
5126:float; 5130:double
count数据个数
type数据类型,
‘SCALAR’: 1,标量
‘VEC2’: 2,‘VEC3’: 3,‘VEC4’: 4, 对应n维向量
‘MAT2’: 4,‘MAT3’: 9‘MAT4’: 16, //n2维矩阵
max所有的数据中最大值
min所有的数据中最小值

该accessors 访问器包含多个中间件,其中
第一个中间件,对应bufferviews索引1,float类型,共9185个三维向量数据,最大最小值对应如下

第二个中间件,对应bufferviews索引2,float类型,共9185个二维向量数据,最大最小值对应如下

第三个中间件,对应bufferviews索引3,ushort类型,共18297个标量数据,最大最小值对应如下

image-20240916162112679

bufferViews

bufferViews表明数据在buffer中的具体位置

名称说明
bufferbuffer数据的索引
byteOffsetbuffer的字节偏移量
byteLengthbuffer的字节长度
target缓冲类型,
顶点属性 vertex attributes,34962,代表ARRAY_BUFFER
顶点索引 vertex indices, 34963,代表ELEMENT_ARRAY_BUFFER

该bufferViews包含多个buffer

第一个buffer,数据索引0,偏移量0,字节长度56332

第二个buffer,数据索引0,偏移量56332,字节长度110220,缓冲类型:属性

第三个buffer,数据索引0,偏移量166552,字节长度73480,缓冲类型:属性

第四个buffer,数据索引0,偏移量240032,字节长度36594,缓冲类型:属性

image-20240916162112679

buffers

buffers是buffer数组,每一个buffer存放真是数据,通常包含bytelength、uri、name字段,后两个不是必须的,将各属性打包成字节,通过偏移地址标记

名称说明
byteLengthbuffer字节长度
uribuffer的二进制文件地址(非必须)
name名称(非必须)

该buffers包含一个buffer

该buffer的字节长度为739328

image-20240916222858636

materials

materials包含了模型绘制时需要的纹理信息

基础颜色必须包含使用 sRGB 光电传递函数编码的 8 位值,因此 RGB 值在用于任何计算之前必须解码为实际线性值。

金属度和粗糙度属性的纹理打包纹理中。其绿色通道包含粗糙度值,蓝色通道包含金属度值。此纹理必须使用线性传递函数进行编码,并且每个通道可以使用超过 8 位的位

名称说明
pbrMetallicRoughnessPBR相关参数
baseColorTexture基础颜色,index对应texture的索引
metallicFactor0~1,材质的金属度
roughnessFactor0~1,材质的粗糙度
extensions扩展库属性

扩展属性

名称说明
KHR_draco_mesh_compressionglTF 格式几何压缩库
KHR_lights_punctual场景灯光,光源
KHR_materials_anisotropy材料各项异性
KHR_materials_clearcoat材料透明层
KHR_materials_emissive_strength材料发光的颜色和强度
KHR_materials_ior材料折射率
KHR_materials_iridescence材料薄膜厚度和折射率
KHR_materials_sheen材料光泽
KHR_materials_specular材料粗糙度中的镜面反射和镜面颜色
KHR_materials_transmission薄壳材料的光学透明度
KHR_materials_unlit无光照着色模型

该材料属性,其包含多个PBR属性,

第一个PBR金属模型粗糙度,基础颜色索引0,金属度0,粗糙度0.5,扩展属性是无光照着色模型

第二个PBR金属模型粗糙度,基础颜色索引1,金属度0,粗糙度0.5,扩展属性是无光照着色模型

第三个PBR金属模型粗糙度,基础颜色索引2,金属度0,粗糙度0.5,扩展属性是无光照着色模型

image-20240916223150363

textures

textures对应纹理信息,用于渲染对象的:纹理由材料引用以定义基本物体的颜色以及物理特性

包含两个参数source 对应纹理照片;sampler采样器

名称说明
source照片纹理
sampler采样器

textures包含多个纹理

第一个纹理,照片索引0,采样器索引0

第二个纹理,照片索引1,采样器索引1

第三个纹理,照片索引2,采样器索引2

image-20240916232759087

images

图片资源

名称说明
name名称
uri指向纹理文件(对glb文件为空,通过给出的"bufferView"的索引)
bufferView纹理对应的索引
mimeType图片格式

该images图片资源包括7个

图片1,图片索引0,图片格式jpeg

图片2,图片索引4,图片格式jpeg

图片3,图片索引8,图片格式jpeg

image-20240916233748518

samplers

采样器,对应照片的滤波和环绕方式

名称说明
magFilter模型放大时,纹理滤波方式
minFilter模型缩小时,纹理滤波方式
wrapS纹理环绕方式
wrapT纹理环绕方式

滤波方式

名称说明
GL_NEAREST9728最临近插值(临近那个就是那个,单色)
GL_LINEAR9729线性插值(使用周围多个线性插值,混合色)
GL_NEAREST_MIPMAP_NEAREST9984最邻近的mipmap级别,临近插值采样
GL_LINEAR_MIPMAP_NEAREST9985最邻近的mipmap级别,线性插值采样
GL_NEAREST_MIPMAP_LINEAR9986两个最匹配像素的mipmap间线性插值,使用临近插值采样
GL_LINEAR_MIPMAP_LINEAR9987两个最匹配像素的mipmap间线性插值,使用线性插值采样

环绕方式

对纹理坐标范围超出对应纹理时的处理方式,即就是纹理坐标范围是0~1,当纹理坐标超出该值的处理方式

名称说明
GL_CLAMP_TO_EDGE33071忽略边缘,超出部分直接使用边缘纹理,1.1处纹理使用1
GL_MIRRORED_REPEAT33648重复纹理,不过重复的图片是镜像方式的
GL_REPEAT10497重复纹理,即1.1处纹理和0.1处纹理一致

该处的采样器集合samplers,包含多个采样器,其采样器对应值一致

模型放大时滤波器使用线性插值,模型缩小时滤波器使用线性插值。

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http://www.kler.cn/news/308782.html

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