原創。轉載請規範註明出處:https://www.cnblogs.com/onsummer/p/13252896.html
我的git地址:github.com/onsummer
B3dm,Batched 3D Model,成批量的三維模型的意思。
傾斜攝影資料(例如osgb)、BIM資料(如rvt)、傳統三維模型(如obj、dae、3dMax製作的模型等),均可建立此類瓦片。
瓦片檔案二進位制佈局(檔案結構)
① 檔案頭:佔28位元組(byte)
位於b3dm檔案最開頭的28個位元組,是7個屬性資料:
屬性的官方名稱 | 位元組長 | 型別 | 含義 |
---|---|---|---|
magic |
4 | string(或char[4]) | 該瓦片檔案的型別,在b3dm中是 "b3dm" |
version |
4 | uint32 | 該瓦片的版本,目前限定是 1. |
byteLength |
4 | uint32 | 該瓦片檔案的檔案大小,單位:byte |
featureTableJSONByteLength |
4 | uint32 | 要素表的JSON文字(二進位制形式)長度 |
featureTableBinaryByteLength |
4 | uint32 | 要素表的二進位制資料長度 |
batchTableJSONByteLength |
4 | uint32 | 批量表的JSON文字(二進位制形式)長度 |
batchTableBinaryByteLength |
4 | uint32 | 批量表的二進位制資料長度 |
其中,
byteLength
= 28 + featureTableJSONByteLength
+ featureTableBinaryByteLength
+ batchTableJSONByteLength
+ batchTableBinaryByteLength
② 要素表
回顧上篇,我說的是
要素表,記錄的是整個瓦片渲染相關的資料,而不是渲染所需的資料。
那麼,b3dm瓦片中的要素表會記錄哪些資料呢?
全域性屬性
什麼是全域性屬性?即對於瓦片每一個三維模型(或BATCH、要素)或者直接對當前瓦片有效的資料,在b3dm中,要素表有以下全域性屬性:
屬性名 | 屬性資料型別 | 屬性描述 | 是否必須存在 |
---|---|---|---|
BATCH_LENGTH |
uint32 | 當前瓦片檔案內三維模型(BATCH、要素)的個數 | yes |
RTC_CENTER |
float32[3] | 如果模型的座標是相對座標,那麼相對座標的中心即此 | no |
注意,如果glb模型並不需要屬性資料,即要素表和批量表有可能是空表,那麼 BATCH_LENGTH
的值應設為 0 .
*要素屬性
對於每個模型(BATCH、要素)各自獨立的資料。在b3dm中沒有。
我們回憶一下要素表的定義:與渲染相關的資料。
b3dm瓦片與渲染相關的資料都在glb中了,所以b3dm並不需要儲存每個模型各自獨立的資料,即不存在要素屬性。
在i3dm、pnts兩種瓦片中,要素屬性會非常多。
全域性屬性存在哪裡?
全域性屬性儲存在 要素表的JSON中,見下文:
JSON頭部資料
由上圖可知,檔案頭28位元組資料之後是要素表,要素表前部是 長達 featureTableJSONByteLength
位元組的二進位制JSON文字,利用各種語言內建的API可以將這段二進位制資料轉換為字串,然後解析為JSON物件。
例如,這裡解析了一個b3dm檔案的 要素表JSON:
{
"BATCH_LENGTH": 4
}
那麼,此b3dm瓦片就有4個模型(4個要素,或4個BATCH),其 batchId
是0、1、2、3.
要素表的二進位制本體資料
無。
注:
當要素表的 JSON 資料以引用二進位制體的方式出現時,資料才會記錄在要素表的二進位制本體資料中,此時JSON記錄的是位元組偏移量等資訊。
但是在b3dm瓦片中,要素表只需要JSON就可以了,不需要自找麻煩再引用二進位制資料,因為
BATCH_LENGTH
和RTC_CENTER
都相對好記錄,一個是數值,一個是3元素的陣列。在下面的要介紹批量表中,就會出現 JSON 資料引用二進位制體的情況了。在 i3dm 和 pnts 瓦片中,要素表 JSON就會大量引用其二進位制體。
③ 批量表
批量表記錄的是每個模型的屬性資料,以及擴充套件資料(擴充套件資料以後再談)。
要素表和批量表唯一的聯絡就是 BATCH_LENGTH
,在 i3dm 中叫 INSTANCE_LENGTH
,在 pnts 中叫 POINTS_LENGTH
。
這很好理解,要素表記錄了有多少個模型(BATCH、要素),那麼批量表每個屬性就有多少個值。
JSON頭部資料
先上一份批量表的JSON看看:
{
"height" : {
"byteOffset" : 0,
"componentType" : "FLOAT",
"type" : "SCALAR"
},
"geographic" : {
"byteOffset" : 40,
"componentType" : "DOUBLE",
"type" : "VEC3"
},
}
這個批量表的JSON有兩個屬性:height
、geographic
,字面義即模型的高度值、地理座標值。
height
屬性通過其 componentType
指定資料的值型別為 FLOAT
,通過其 type
指定資料的元素型別為 SCALAR
(即標量)。
geographic
屬性通過其 componentType
指定資料的的值型別是 DOUBLE
,通過其 type
指定資料的元素型別為 VEC3
(即3個double數字構成的三維向量)。
byteOffset
,即這個屬性值在 二進位制本體資料 中從哪個位元組開始儲存。
從上表可以看出,height 屬性跨越 0 ~ 39 位元組,一共40個位元組。
通過 FeatureTableJSON 可以獲取 BATCH_LENGTH 為10,那麼就有10個模型,對應的,這 40 個位元組就儲存了10個 height 值,查相關資料得知,FLOAT型別的資料位元組長度為 4,剛好 4 byte × 10 = 40 byte,即 height 屬性的全部資料的總長。
geographic 屬性也同理,VEC3 代表一個 geographic 有3個 DOUBLE 型別的數字,一個 DOUBLE 數值佔 8byte,那麼 geographic 一共資料總長是:
type × componentType × BATCH_LENGTH = 3 × 8byte × 10 = 240 byte.
事實上,兩個屬性的總長是 40 + 240 = 280 byte,與 b3dm 檔案頭中的第七個屬性 batchTableBinaryByteLength
= 280 是一致的。
二進位制本體資料
二進位制本體資料即批量表中每個屬性的順次儲存。
能不能不寫二進位制本體資料?
可以。如果你覺得資料量比較小,可以直接把資料寫在 BatchTableJSON
中,還是以上述兩個資料為例:
{
"height": [10.0, 20.0, 15.0, ...], // 太長了不寫那麼多,一共10個
"geographic": [
[113.42, 23.10, 102.1],
[111.08, 22.98, 24.94],
// 太長不寫
]
}
但是,讀者請一定注意這一點:同樣是一個數字,二進位制的JSON文字大多數時候體積會比二進位制資料大。因為JSON文字還包括括號、逗號、冒號等JSON文字必須的符號。對於屬性資料相當大的情況,建議使用 JSON引用二進位制本體資料的組織形式,此時JSON充當的角色是後設資料。
注意:對於屬性的值型別是 JSON 中的 object、string、bool 型別,則必須存於 JSON 中,因為二進位制體只能存 標量、234維向量四種型別的數字資料。
④ 內嵌的glb
本部分略,對glb資料感興趣的讀者可自行查閱 glTF 資料規範。
關於兩大資料表如何與glb每一個頂點進行關聯的,在前篇也有簡略介紹。可以參考官方的說明:
⑤ 位元組對齊與編碼端序
JSON二進位制文字對齊
FeatureTableJSON、BatchTableJSON的二進位制文字,最後一個位元組相對於整個b3dm檔案來說,偏移量必須是8的倍數。
如果不對齊,必須用二進位制空格(即 0x20
)填夠。
你問我為啥不對起始偏移量也要求 8byte 對齊?因為 FeatureTableJSON 之前是28byte的 檔案頭,為了湊齊8倍數對齊,檔案頭和 FeatureTableJSON 還要塞4個位元組填滿,那就有點多餘了。
末尾對齊,即 (28 + ftJSON長)能整除8,(28 + ftTable長 + btJSON長)能整除8.
資料體的起始、末尾對齊
二進位制資料體,無論是要素表、批量表,首個位元組相對於b3dm檔案的位元組偏移量,必須是8的倍數,結束位元組的位元組偏移量,也必須是8的倍數。
如果不滿足,可以填充任意資料位元組滿足此要求。
特別的,二進位制資料體中,每一個屬性值的第一個數值的第一個位元組的偏移量,相對於整個b3dm檔案,必須是其 componentType
的倍數,如果不滿足,則必須用空白位元組填滿。
例如,上述 height 屬性所在的批量表二進位制資料體,理所當然位於批量表JSON之後,而批量表的JSON又是8byte對齊的,假設批量表的資料體起始位元組是800,那麼 height 的第一個值起始位元組就是 800,由於 height 屬性的 componentType 是 FLOAT,即 4位元組,800 ÷ 4 能整除,所以沒有問題。
但是,假如 換一個屬性,其 componentType 是 BYTE
,即 1位元組,那麼假設第二個屬性的 componentType 是 DOUBLE,即 8位元組,就會出現 第二個屬性的第一個值起始偏移量是810,810 ÷ 8 並不能整除,必須補齊 6個空白位元組,以滿足第二個屬性第一個值的起始偏移量是 810+6 = 816位元組。
編碼端序
要素表、批量表的二進位制資料,無論是JSON還是資料體,均使用小端序編碼(LittleEndian)。
⑥ 擴充套件資料(extensions)與額外補充資訊(extras)
其實,無論是要素表,還是批量表,都允許在JSON中存在擴充套件資料,以擴充當前瓦片模型的功能,而並不是單一的一個一個模型順次儲存在瓦片檔案、glb中。
有關擴充套件資料,在以後會專門出一篇部落格介紹。