3D引擎数据结构与glTF（1）：简介

不是有句老话讲“程序 = 算法 + 数据结构”嘛，对于3D引擎来说也是这样。学习和掌握3D引擎中的核心数据有哪些，它们直接的关系是怎样等等问题，对于理解3D引擎的架构和图形渲染关系都有着非常大的帮助。然而，现在的商业3D引擎非常复杂，想要通过学习其源代码嘛非常困难，那么你就这样放弃了吗？ :wink: 我们需要一个合适的方式切入。

那么，什么是glTF呢

直接去研读Unreal Engine的源代码，对于没有基础的同学来说，确实太困难了。想要对3D引擎内部有一些必要的了解，glTF是一个很好的切入点。学习glTF也是具有实用价值的，已经有越来越多的引擎支持这种格式，另外还可以顺便学一下英语。:smile:

glTF是什么呢？

* glTF即GL Transmission Format的缩写；

* glTF是一种3D内容的格式标准，由Khronos Group管理；（Khronos Group还管理着OpenGL系列、OpenCL等重要的行业标准）

* glTF的设计是面向实时渲染应用的，尽量提供可以直接传输给图形API的数据形式，不再需要二次转换；

* glTF对OpenGL ES、WebGL非常友好；

* glTF的目标是：3D领域的JPEG；

* 作为一个标准，自2015年10月发布（glTF 1.0）以来，已经得到了业界广泛的认可，你可以相信它的水平；

* glTF目前最新版本为2.0已于2017年6月正式发布。

glTF都包含哪些数据

从逻辑的角度，它包含所有常用的、必须的数据：

* glTF包括场景定义数据，它使用SceneGraph，也就是一个树来定义场景；场景中的节点包含Transform矩阵（也就是位置、旋转、缩放）、父子关系的描述，以及包含的功能（mesh、camera等）；

* 包含mesh和skin数据，通过它们你可以加载静态模型和骨骼模型；

* 包含动画数据，通过定义场景中节点的运动来定义动画，这些节点可以用来组成骨架结构（Skeleton），也可以直接控制节点中的mesh做刚体运动；

* 包含Morph Target（也称作Blend Shape）模型动画数据；

* 包含材质定义；在glTF 1.0中，包含一个technique的定义，相对于Unity3D中的ShaderLab，或者D3D中的effect文件；

glTF标准所定义的上述数据，从物理结构上了由以下几个文件组成：



* 一个JSON文本文件，作为整个标准的核心，描述场景结构，数据对应关系等；

* 一个二进制文件，用来存储Vertex Buffer、Index Buffer等，这些数据可以直接通过OpenGL或者WebGL API直接上传到显示驱动，无需再做解析和转换；

* 还包含所引用的shader文件、贴图文件等；

本系列文章

通过上面的简单介绍，你可能对于glTF已经比较糊涂了，哈哈，因为我也没打算三两句把它说清楚。我将通过一系列文章讲述glTF的各方面的数据是如何组织的，以及如果通过图形API去实现整个glTF定义的场景的渲染。完整掌握了这些知识，你自己动手实现一个基本的3D渲染引擎应该是可以的。 :smile:

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参考资料

glTF官方网站

glTF 2.0 标准文档

glTF 1.0 标准文档