关于gltf模型格式文件的学习

glTF模型

小黄鸭的gltf模型

字段分析

scene

nodes

meshes

primitives

attributes

indices

mode

material

accessors

bufferView

byteOffset

count

componentType

type

materials

textures

images

samplers

magFilter与minFilter

wrapS与wrapT

进行解析

下载器

因为笔者自己在检测自己学习webgl的质量于是写一个webgl的小框架。

地址：webglWF: 这个是自己学习完毕《weblg编程指南》2遍之后，打算自己先封装一个2D的给予webgl的矿建。用于检验自己的学习质量。与提升自己的webgl的能力

遇见了gltf模型的加载问题。所以我会一边学习一边完善这篇文章

glTF模型

gltf中各个字段的对用关系

小黄鸭的gltf模型

{
    "asset": { "generator": "COLLADA2GLTF", "version": "2.0" },
    "scene": 0,
    "scenes": [{ "nodes": [0] }],
    "nodes": [
        { "children": [2, 1], "matrix": [0.009999999776482582, 0, 0, 0, 0, 0.009999999776482582, 0, 0, 0, 0, 0.009999999776482582, 0, 0, 0, 0, 1] },
        {
            "matrix": [
                -0.7289686799049377, 0, -0.6845470666885376, 0, -0.4252049028873444, 0.7836934328079224, 0.4527972936630249, 0, 0.5364750623703003, 0.6211478114128113,
                -0.571287989616394, 0, 400.1130065917969, 463.2640075683594, -431.0780334472656, 1
            ]
        },
        { "mesh": 0 }
    ],
    "meshes": [{ "primitives": [{ "attributes": { "NORMAL": 1, "POSITION": 2, "TEXCOORD_0": 3 }, "indices": 0, "mode": 4, "material": 0 }], "name": "LOD3spShape" }],
    "accessors": [
        { "bufferView": 0, "byteOffset": 0, "componentType": 5123, "count": 12636, "max": [2398], "min": [0], "type": "SCALAR" },
        {
            "bufferView": 1,
            "byteOffset": 0,
            "componentType": 5126,
            "count": 2399,
            "max": [0.9995989799499512, 0.999580979347229, 0.9984359741210938],
            "min": [-0.9990839958190918, -1, -0.9998319745063782],
            "type": "VEC3"
        },
        {
            "bufferView": 1,
            "byteOffset": 28788,
            "componentType": 5126,
            "count": 2399,
            "max": [96.17990112304688, 163.97000122070312, 53.92519760131836],
            "min": [-69.29850006103516, 9.929369926452637, -61.32819747924805],
            "type": "VEC3"
        },
        {
            "bufferView": 2,
            "byteOffset": 0,
            "componentType": 5126,
            "count": 2399,
            "max": [0.9833459854125975, 0.9800369739532472],
            "min": [0.026409000158309937, 0.01996302604675293],
            "type": "VEC2"
        }
    ],
    "materials": [{ "pbrMetallicRoughness": { "baseColorTexture": { "index": 0 }, "metallicFactor": 0 }, "emissiveFactor": [0, 0, 0], "name": "blinn3-fx" }],
    "textures": [{ "sampler": 0, "source": 0 }],
    "images": [{ "uri": "https://gw.alipayobjects.com/zos/OasisHub/267000040/4580/DuckCM.png" }],
    "samplers": [{ "magFilter": 9729, "minFilter": 9986, "wrapS": 10497, "wrapT": 10497 }],
    "bufferViews": [
        { "buffer": 0, "byteOffset": 76768, "byteLength": 25272, "target": 34963 },
        { "buffer": 0, "byteOffset": 0, "byteLength": 57576, "byteStride": 12, "target": 34962 },
        { "buffer": 0, "byteOffset": 57576, "byteLength": 19192, "byteStride": 8, "target": 34962 }
    ],
    "buffers": [{ "byteLength": 102040, "uri": "https://gw.alipayobjects.com/os/OasisHub/267000040/75/Duck0.bin" }]
}

字段分析

scene

在glTF中，"scene"字段用于指定默认的场景（scene）。一个glTF文件可以包含多个场景，每个场景可以包含多个节点（node），用于描述整个3D场景的内容和结构。

"scene"字段中包含一个整数值，表示默认场景的索引。当加载glTF文件时，渲染引擎会使用该索引来确定默认的场景，从而开始渲染整个3D场景。

通过指定默认场景，可以在包含多个场景的glTF文件中明确指定渲染引擎应该从哪个场景开始渲染，这有助于组织和管理复杂的3D场景结构。

文件中，入口字段

 "scene": 0,

代表从

"scenes": [{ "nodes": [0] }],

中获取第0个元素也就是

{ "nodes": [0] }

nodes

此时的内容为nodes:0,也就是去

"nodes": [
        { "children": [2, 1], "matrix": [0.009999999776482582, 0, 0, 0, 0, 0.009999999776482582, 0, 0, 0, 0, 0.009999999776482582, 0, 0, 0, 0, 1] },
        {
            "matrix": [
                -0.7289686799049377, 0, -0.6845470666885376, 0, -0.4252049028873444, 0.7836934328079224, 0.4527972936630249, 0, 0.5364750623703003, 0.6211478114128113,
                -0.571287989616394, 0, 400.1130065917969, 463.2640075683594, -431.0780334472656, 1
            ]
        },
        { "mesh": 0 }
    ],

上述nodes的字段中找第0个元素

        { "children": [2, 1], "matrix": [0.009999999776482582, 0, 0, 0, 0, 0.009999999776482582, 0, 0, 0, 0, 0.009999999776482582, 0, 0, 0, 0, 1] },

children[2,1]代表nodes[2]与nodes[1]。两个节点

"children": [2, 1] 表示当前节点的子节点。在这个例子中，子节点的索引分别为2和1，这意味着当前节点有两个子节点。

"matrix": [...] 表示了当前节点的变换矩阵。这个矩阵是一个4x4的矩阵，描述了节点的平移、旋转和缩放等变换信息。

综合起来，这段代码描述了一个节点，它有两个子节点，并且具有一个缩放变换。这些信息可以帮助构建出场景中的节点层次结构，以及节点的变换关系。

去哪里找children": [2, 1]中数据呢。当然是nodes字段自己，也就是紧跟着children下面的数据

{"matrix": [ -0.7289686799049377, 0, -0.6845470666885376, 0, -0.4252049028873444, 0.7836934328079224, 0.4527972936630249, 0, 0.5364750623703003, 0.6211478114128113, -0.571287989616394, 0, 400.1130065917969, 463.2640075683594, -431.0780334472656, 1]},
{ "mesh": 0 }

在glTF中，每个节点（node）可以代表场景中的一个对象，例如网格、相机、灯光等。每个节点可以包含一些属性，例如变换矩阵、子节点、网格等。在上述数据中，node[1] 和 node[2] 分别代表两个节点，它们的内容可以按照以下方式理解：

node[1]：这个节点包含了一个变换矩阵，用于描述节点的平移、旋转和缩放信息。在您的数据中，node[1]的变换矩阵描述了一个复杂的变换，包括平移、旋转和缩放等信息。这个节点可能代表场景中的一个具体对象，例如一个网格模型。

node[2]：这个节点包含了一个指向网格的引用（mesh）。在您的数据中，node[2]包含了一个指向索引为0的网格的引用，表示这个节点使用了索引为0的网格。这个节点可能代表场景中的一个网格对象。

通过理解节点中的内容，可以构建出场景中的层次结构，描述场景中的对象之间的关系和属性。这有助于渲染引擎正确地呈现场景中的对象，并实现正确的变换和渲染效果。

meshes

发现nodes[2]的内容是

 { "mesh": 0 }

也就是去找meshes的字段

"meshes": [{ "primitives": [{ "attributes": { "NORMAL": 1, "POSITION": 2, "TEXCOORD_0": 3 }, "indices": 0, "mode": 4, "material": 0 }], "name": "LOD3spShape" }],

这段代码描述了一个网格（mesh），具体含义如下：

"primitives": 这是一个包含了网格的基本几何信息的数组。在这个例子中，只有一个primitive，表示这个网格是由一个基本几何构成的。

"attributes": 这个字段包含了描述网格顶点属性的信息。在这里，包含了"NORMAL"、"POSITION"和"TEXCOORD_0"，分别表示法线、位置和纹理坐标等顶点属性的索引。这些索引对应了访问器（accessor）中的索引，用于获取实际的顶点数据。

"indices": 这个字段表示了描述网格索引的访问器（accessor）的索引。索引对应了访问器中描述网格索引数据的信息。

"mode": 这个字段表示了绘制网格的模式，比如4表示了以三角形扇的方式绘制网格。

"material": 这个字段表示了网格使用的材质的索引。索引对应了glTF中材质（material）的信息。

"name": 这是网格的名称，用于标识和区分不同的网格。

综合起来，这段代码描述了一个网格，包含了网格的基本几何信息、顶点属性、索引、绘制模式和材质等信息。这些信息可以帮助渲染引擎正确地呈现网格的外观和属性。

通过上述我们知道了

let mesh = meshes[nodes[scenes[scene].nodes].children[0].mesh

primitives

"primitives"字段可以包含多个元素，每个元素描述一个网格的基本几何信息。

每个"primitives"数组中的元素包含了描述一个网格的基本几何信息，包括顶点属性、索引、绘制模式和材质等信息。这使得glTF能够描述复杂的网格结构，包括多个网格的属性和外观。

这个信息基本也就是要绘制节点一全部信息了。

下面内容就是一个一个的去需按照对应的数据了，此节点包括顶点，法向量，贴图，绘制模式，material材质信息。

在上文中我们知道 primitives只有一个元素。所以我们只能获取primitives的0元素。如果是多个元素，此时我们需要一个一个去找对应的内容

attributes

在glTF中，"attributes"字段的值是一个包含了顶点属性索引的对象，每个属性对应一个访问器（accessor）的索引，用于获取实际的顶点数据。

"POSITION"、"NORMAL"和"TEXCOORD_0"分别代表了位置、法线和纹理坐标等顶点属性，而它们的值分别是对应访问器的索引，用于获取实际的顶点数据。

通过"attributes"字段，可以明确指定网格的顶点属性，帮助渲染引擎正确地呈现网格的外观和形状。

法线 let NORMAL = meshes[mesh].primitives[0].attributes.NORMAL

顶点 let POSITION = meshes[mesh].primitives[0].attributes.POSITION

贴图 let TEXCOORD_0 = meshes[mesh].primitives[0].attributes.TEXCOORD_0

indices

在glTF中，"indices"字段用于指定网格的索引数据。索引数据描述了如何将顶点连接起来以构成三角形或其他图元。这些索引通常用于描述网格的拓扑结构，以便渲染引擎能够正确地绘制出网格的外观。

"indices"字段的值是一个访问器（accessor）的索引，该访问器包含了描述网格索引数据的信息，包括二进制数据的存储位置、数据类型等。通过"indices"字段，可以明确指定网格的索引数据，帮助渲染引擎正确地构建出网格的拓扑结构。

此时我们可以创建一个顶点做因的变量

顶点索引 let indices = accessors[meshes].primitives[0].indices

mode

"mode": 这个字段表示了绘制网格的模式，比如4表示了以三角形扇的方式绘制网格。

上述的问中mode标识要绘制的类型，下面是对应关系

/**
 * 根据传入的mode返回对应的绘制方式名称
 * @param {number} mode - 表示绘制方式的值
 * @returns {string} - 对应的绘制方式名称，如果mode无效则返回"UNKNOWN"
 */
function getDrawModeName(mode) {
    switch (mode) {
        case 0:
            return "POINTS";
        case 1:
            return "LINES";
        case 2:
            return "LINE_LOOP";
        case 3:
            return "LINE_STRIP";
        case 4:
            return "TRIANGLES";
        case 5:
            return "TRIANGLE_STRIP";
        case 6:
            return "TRIANGLE_FAN";
        default:
            return "UNKNOWN";
    }
}

material

"material": 这个字段表示了网格使用的材质的索引。索引对应了glTF中材质（material）的信息

此时此字段的数据需要去materials字段中需按照

accessors

在glTF中，"accessors"字段用于描述访问器（accessor），访问器是用于访问和解释二进制数据的对象。"accessors"字段包含了多个访问器的描述，每个访问器对应了一个包含了二进制数据的缓冲区视图（buffer view），并指定了如何解释这些二进制数据。

每个访问器包含了以下信息：

"bufferView": 指定了访问器使用的缓冲区视图的索引，用于获取二进制数据。
"byteOffset": 指定了访问器从缓冲区视图中的哪个字节开始读取数据。
"componentType": 指定了访问器中每个组件的数据类型，比如浮点数、整数等。
"count": 指定了访问器包含的元素数量。
"type": 指定了访问器中每个元素的类型，比如标量（scalar）、矢量（vector）、矩阵（matrix）等。
"max"和"min": 指定了访问器中数据的最大值和最小值，用于辅助渲染引擎进行优化和处理。

通过"accessors"字段，可以明确描述访问器的属性和数据结构，帮助渲染引擎正确地解释和处理二进制数据，从而呈现出正确的3D模型和场景

 "accessors": [
        { "bufferView": 0, "byteOffset": 0, "componentType": 5123, "count": 12636, "max": [2398], "min": [0], "type": "SCALAR" },
        {
            "bufferView": 1,
            "byteOffset": 0,
            "componentType": 5126,
            "count": 2399,
            "max": [0.9995989799499512, 0.999580979347229, 0.9984359741210938],
            "min": [-0.9990839958190918, -1, -0.9998319745063782],
            "type": "VEC3"
        },
        {
            "bufferView": 1,
            "byteOffset": 28788,
            "componentType": 5126,
            "count": 2399,
            "max": [96.17990112304688, 163.97000122070312, 53.92519760131836],
            "min": [-69.29850006103516, 9.929369926452637, -61.32819747924805],
            "type": "VEC3"
        },
        {
            "bufferView": 2,
            "byteOffset": 0,
            "componentType": 5126,
            "count": 2399,
            "max": [0.9833459854125975, 0.9800369739532472],
            "min": [0.026409000158309937, 0.01996302604675293],
            "type": "VEC2"
        }
    ],

上面我们创建了4个变量

法线 let NORMAL = meshes[mesh].primitives[0].attributes.NORMAL；

顶点 let POSITION = meshes[mesh].primitives[0].attributes.POSITION；

贴图 let TEXCOORD_0 = meshes[mesh].primitives[0].attributes.TEXCOORD_0；

顶点索引 let indices = meshes[mesh].primitives[0].indices；

上述的4个表变量都是指向accessors字段中的值。此时直接使用数组的形势去获取就好

法线 let NORMAL2 = accessors[NORMAL]；

顶点 let POSITION2 = accessors[POSITION]；

贴图 let TEXCOORD_02 = accessors[TEXCOORD_0]；

顶点索引 let indices2 = accessors[indices]；

下文中二进制数据指得是buffers字段中得uri地址内容，这个一个二进制得.bin文件，里面储存了，上面4个变量得具体数值内容

"buffers": [{ "byteLength": 102040, "uri": "https://gw.alipayobjects.com/os/OasisHub/267000040/75/Duck0.bin" }]

这段代码描述了一个访问器（accessor），其中包含了对应于三维向量（VEC3）的顶点属性数据。各个字段的含义：

"bufferView": 指定了访问器使用的缓冲区视图的索引，用于获取二进制数据。
"byteOffset": 指定了访问器从缓冲区视图中的哪个字节开始读取数据。
"componentType": 指定了访问器中每个组件的数据类型，这里的取值5126代表浮点数类型（FLOAT）。
"count": 指定了访问器包含的元素数量，即顶点的数量。
"max": 指定了访问器中数据的最大值，这里是一个包含三个浮点数的数组，表示每个分量的最大值。
"min": 指定了访问器中数据的最小值，同样是一个包含三个浮点数的数组，表示每个分量的最小值。
"type": 指定了访问器中每个元素的类型，这里是"VEC3"，表示每个元素是一个三维向量。

除了上述的取值之外，"componentType"字段还可以取其他值，比如5120表示字节类型（BYTE）、5121表示无符号字节类型（UNSIGNED_BYTE）、5122表示短整型（SHORT）等。而"count"、"max"和"min"字段的取值根据实际数据而定，用于描述访问器中数据的数量和范围。

bufferView

"bufferView": 指定了访问器使用的缓冲区视图的索引，用于获取二进制数据。

此字段应该对应bufferViews的字段中去获取对用的参数内容，此时的获取的就是具体的数值内容了

byteOffset

"byteOffset": 指定了访问器从缓冲区视图中的哪个字节开始读取数据。

accessors与bufferViews数组中都有byteOffset字段区别如下

"byteOffset"字段在"accessors"和"bufferViews"中的含义略有不同。

在"bufferViews"中，"byteOffset"表示从缓冲区的起始位置（即整个缓冲区的起始位置）开始的偏移量，用于定位该视图的起始位置。这个偏移量是以字节为单位的，指示了该视图在缓冲区中的起始位置。

而在"accessors"中，"byteOffset"表示从关联的缓冲区视图的起始位置开始的偏移量，用于定位访问器的起始位置。同样，这个偏移量也是以字节为单位的。

count

"count": 指定了访问器包含的元素数量，即顶点的数量。

componentType

"componentType": 指定了访问器中每个组件的数据类型，这里的取值5126代表浮点数类型（FLOAT）。

下面是取值内容

// 根据componentType获取字节大小
function getSizeOfComponentType(componentType) {
    switch (componentType) {
        case 5120: // BYTE
        case 5121: // UNSIGNED_BYTE
            return 1;
        case 5122: // SHORT
        case 5123: // UNSIGNED_SHORT
            return 2;
        case 5126: // FLOAT
            return 4;
        default:
            return 0;
    }
}

type

"type": 指定了访问器中每个元素的类型，这里是"VEC3"，表示每个元素是一个三维向量。

下面是的各自取值内容

j
// 根据type获取组件数量
function getNumberOfComponents(type) {
    switch (type) {
        case "SCALAR":
            return 1;
        case "VEC2":
            return 2;
        case "VEC3":
            return 3;
        case "VEC4":
            return 4;
        default:
            return 0;
    }
}

materials

"materials": [{ "pbrMetallicRoughness": { "baseColorTexture": { "index": 0 }, "metallicFactor": 0 }, "emissiveFactor": [0, 0, 0], "name": "blinn3-fx" }],

这段代码描述了一个材质（material），其中包含了PBR（Physically Based Rendering）金属粗糙度工作流（pbrMetallicRoughness）的定义。解释一下各个字段的含义：

- "pbrMetallicRoughness": 这个字段包含了PBR金属粗糙度工作流的定义，其中包括了基础颜色纹理（baseColorTexture）和金属度因子（metallicFactor）。
- "baseColorTexture": 这里的"index"字段指定了基础颜色纹理的索引，用于获取实际的纹理数据。
- "metallicFactor": 这个字段指定了金属度因子，用于控制材质的金属度属性。

- "emissiveFactor": 这个字段指定了发光因子，是一个包含三个分量的数组，表示材质的发光属性。

- "name": 这个字段指定了材质的名称，这里是"blinn3-fx"。

通过这些字段的定义，可以描述材质的外观特性，包括基础颜色、金属度、粗糙度和发光属性等。这些信息对于渲染引擎来说非常重要，可以帮助正确地呈现出材质的外观和特性。

希望这能够帮助您理解这段代码中材质的定义。

baseColorTexture字段指定了textures字段中获取参数，获取textures数组中的index下角标的参数

textures

    "textures": [{ "sampler": 0, "source": 0 }],

这段代码描述了一个纹理（texture），其中包含了对应的采样器（sampler）和图像源（source）的索引。解释一下各个字段的含义：

"sampler": 这个字段指定了纹理的采样器索引，用于描述纹理的采样参数，比如过滤方式、寻址模式等。
"source": 这个字段指定了纹理的图像源索引，用于获取实际的图像数据。

通过这些字段的定义，可以将纹理与采样器和图像源进行关联，从而在渲染时正确地应用纹理，并根据采样器的参数进行采样。

想必大家也基本理解怎么去寻找对应的字段了

let sampler = textures[0].sampler 去samplers去寻找

let source = textures[0].source 去images

images

"images": [{ "uri": "https://gw.alipayobjects.com/zos/OasisHub/267000040/4580/DuckCM.png" }],

参数主要是存放了图片的相关素材来源

samplers

"samplers": [{ "magFilter": 9729, "minFilter": 9986, "wrapS": 10497, "wrapT": 10497 }],

在glTF中，"samplers"字段用于定义纹理采样器（sampler），它包含了纹理采样时使用的参数和选项。这些参数包括纹理的过滤方式（如最近点采样、线性采样等）和寻址模式（如重复、边缘拉伸等）等。

具体来说，"samplers"字段中的每个条目描述了一个纹理采样器的设置，通常包括以下属性：

- "magFilter": 定义了纹理放大时的过滤方式。
- "minFilter": 定义了纹理缩小时的过滤方式。
- "wrapS": 定义了纹理在S轴上的寻址模式。
- "wrapT": 定义了纹理在T轴上的寻址模式。
- "name": 可选的，用于指定采样器的名称。

通过"samplers"字段中的设置，可以为每个纹理指定不同的采样参数，以满足不同的渲染需求和效果。

magFilter与minFilter

"magFilter": 定义了纹理放大时的过滤方式。

"minFilter": 定义了纹理缩小时的过滤方式。

let magFilter = parseMinFilter(params.magFilter, "TEXTURE_MAG_FILTER");

/**
 * 解析minFilter
 * @param {number} minFilter - minFilter的取值
 * @param {string} key - 键名
 * @returns {Object} - 包含解析结果的对象
 */
function parseMinFilter(minFilter, key) {
    switch (minFilter) {
        case 9728:
            return {
                key: key,
                value: "NEAREST",
            };
        case 9729:
            return {
                key: key,
                value: "LINEAR",
            };
        case 9984:
            return {
                key: key,
                value: "NEAREST_MIPMAP_NEAREST",
            };
        case 9985:
            return {
                key: key,
                value: "LINEAR_MIPMAP_NEAREST",
            };
        case 9986:
            return {
                key: key,
                value: "NEAREST_MIPMAP_LINEAR",
            };
        case 9987:
            return {
                key: key,
                value: "LINEAR_MIPMAP_LINEAR",
            };
        default:
            return {
                key: key,
                value: "UNKNOWN",
            };
    }
}

wrapS与wrapT

"wrapS": 定义了纹理在S轴上的寻址模式。
"wrapT": 定义了纹理在T轴上的寻址模式。

let wrapS = parseWrap(params.wrapS, "S");

let wrapT = parseWrap(params.wrapT, "T");

/**
 * 解析wrapS或wrapT
 * @param {number} wrapValue - wrapS或wrapT的取值
 * @param {string} axis - 轴向（'S'或'T'）
 * @returns {Object} - 包含解析结果的对象
 */
function parseWrap(wrapValue, axis) {
    switch (wrapValue) {
        case 33071:
            return {
                key: `TEXTURE_WRAP_${axis}`,
                value: "CLAMP_TO_EDGE",
            };
        case 33648:
            return {
                key: `TEXTURE_WRAP_${axis}`,
                value: "MIRRORED_REPEAT",
            };
        case 10497:
            return {
                key: `TEXTURE_WRAP_${axis}`,
                value: "REPEAT",
            };
        default:
            return {
                key: `TEXTURE_WRAP_${axis}`,
                value: "UNKNOWN",
            };
    }
}

进行解析

下载器

首先我跟需要一个方法去加载，上述的内容，需要一个地址，然后同时把.bin文件下载

export function parseGltfAndDownloadBin(gltfUrl) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        // 加载glTF文件
        fetch(gltfUrl)
            .then((response) => response.json())
            .then((gltfData) => {
                // 获取.bin文件的URL
                const binUrl = gltfData.buffers[0].uri;

                // 加载.bin文件
                fetch(binUrl)
                    .then((response) => response.arrayBuffer())
                    .then((binBuffer) => { 
                        console.log('gltfData:',gltfData)
                        console.log("binBuffer:",binBuffer)
                    })
                    .catch((error) => {
                        reject("Error loading .bin file: " + error);
                    });
            })
            .catch((error) => {
                reject("Error loading or parsing glTF: " + error);
            });
    });
}