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没错我现在算是入坑图形学了，这是我在知乎的第一篇有关文章。我决定还是分享一些自己的图形学随笔，也许没那么高端，但一定是原创。既是展示自己，也说不定能帮到别人。大佬若有看到瑕疵还望轻喷~
这篇文章适合正在学图形学，尤其是在造渲染器轮子的同学看。
这篇文章并没有讲实质的图形学技术，但应该还是很有价值的，如果你之前没听说过glTF的话。
自己动手造轮子写渲染器的人都会知道，很麻烦的原因之一，就是需要自己写模型导入的部分。
这部分并不能简单地使用一行代码调库来解决，因为最终你总得将parse过的模型数据(无论是你自己parse的，还是调库parse的)填入你自己定义的Primitive, Material, Mesh之类的对象里面。
这时通常会有2种选择：
- 使用万能的assimp库导入，它支持常见的3D模型/场景格式的解析。然后自己再从assimp定义的中间格式填入自己的类里面。这样可以省一部分力，因为我自己是懒得写parser的，即使自己写了，完整性也会差很多，到时导入可能会遇到各种不兼容的解析失败问题。
于是当时我就用assimp从obj文件里仅读入网格数据，满足了当时的需求。
后来我实现了PBR材质，模型自然也就需要三种贴图（使用metallic workflow）。我也想从obj文件读出有关贴图文件的信息，这时就发现obj格式里的贴图格式还是传统的三种specular, diffuse, glossiness（用这三种贴图也是可以实现PBR的，不过就不是metallic workflow了，而是specular workflow，计算出射光radiance的公式会稍有不同）
后来学习了更多的图形知识，就知道了场景中的物体，还需要包含好多好多的属性，比如emissive map，比如这个物体是不是双面都看得到的（也就是禁不禁用face culling），比如这个物体是不是透明的（也就是使用blend还是depth test）。这些属性，obj都没有定义良好。当然了，obj附属的mtl文件，是可以添加自定义的属性字段的，但仍觉得不妥：谁知道3D建模者和你自己用的字段是不是一样的呢？
2. 第二个解决方案就是，自己定义一种格式，存储需要的属性。各游戏引擎肯定是这样。但这不应该是一个小轮子所重点关注的地方，而且我更希望能使用公开统一的格式——别人建模导出了，我的渲染器就能用。
所以这个方法也被我放弃了。一直以来，我的小轮子就只能画些uv球，平面，以及单个3D模型。而我一直有个愿望，就是把那个著名的Sponza场景加载进来。
glTF
直到我在网上找到了glTF(gl Transmission Format)。
这是由Khronos组织定义的一种交换格式，也就是制定OpenGL标准的那个组织，足见其靠谱程度。
glTF也被称作“3D界的jpeg”，足见其标准化程度。
接着读了下它的介绍，马上就爱了：
- glTF 2.0原生支持metallic workflow的PBR材质
- glTF格式其实是一个文件夹，包含一个基于json的属性文件，一个二进制文件用来放顶点数据，以及各种图片作为纹理。这样解析起来就很简单。事实上，使用rapidjson库，我用1天就写好了场景加载的代码（又用了1天调试）。
- 它兼顾了可读性与加载速度。依我现在的使用经验来看，这部分体现在顶点的存储上。
顶点数据再也不像obj文件那样一行一个顶点，而是与OpenGL中vertex buffer相兼容的方式用二进制存储。甚至表示数据类型的int值，都与opengl里的各枚举类型数值(如GL_FLOAT)相同。这意味着只要提前商量好格式，可以直接把顶点数据从文件拷到内存，再从内存拷到显存。
（这并没有降低可读性，因为即使是一行一个顶点，人也无法直接看出存的是啥。。）
- 由于是面向渲染器的格式，诸如上文所提到的那些属性，glTF都定义了。同时，通过读glTF的specification，我也了解到3D模型该有的其他属性。
格式虽好，但若大家都不用，那也是白搭。好在Blender, Windows 10自带的3D Viewer等等查看工具，都是支持glTF的。而且在glTF的GitHub页面的Sample models里，已经有足够复杂的场景了，包括我想要的Sponza。
另外，在glTF的GitHub页面顺藤摸瓜，我发现了https://sketchfab.com/这个网站，许多模型质量都挺好，也都支持glTF格式下载，目前看来模型资源是不成问题了。
最后还是放几张自家小轮子渲染的图吧：
走样很严重 软阴影噪点也很多的Sponza
Damaged Halmet 来自glTF GitHub
https://www.zhihu.com/video/1215757547283628032
总结
如开头所说，这篇文章并没有讨论图形学的技术，但glTF真的很值得了解：易学，易parse，支持广泛，可以让渲染器从此摆脱assimp...为何不用？我甚至觉得应该让3D从业者一开始就接触它而不是obj... |
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发表于 2022-12-3 19:36:13