GLB/GLTF 文件结构

1.概述

Gltf 模型：glTF 是一种通用的 3D 模型格式，其本身是一个 JSON 文件，描述了 3D 模型的几何形状、材质和动画等信息。

文件结构： GLTF 文件通常包含一个 JSON 文件，描述模型的结构，以及二进制（或外部）文件，包含实际的二进制数据，如几何信息、纹理等。

扩展： GLTF 支持添加扩展，以支持更高级的功能，例如动画、物理模拟等。

Glb 模型: glb 格式是其 gltf 模型的二进制形式，它把 GLTF 的 JSON 结构和二进制数据打包到一个二进制文件中，通过这种方式，GLB 可以更高效地加载和传输。

特点： GLB 是一个二进制格式，相对于 GLTF 来说，它更紧凑，加载速度更快。

文件结构： GLB 文件包含一个二进制 JSON 块和一个或多个二进制块，其中包含模型的二进制数据。这种结构有助于加快加载速度。

扩展： 与 GLTF 一样，GLB 也支持扩展，允许添加额外的功能。

2.可加载编辑的平台软件

软件/网站	优点	概述
Blender	可编辑、修改模型各种参数	参数类型多，可细调模型
3D 查看器	Windows 自带，可查看	无法编辑，可直接在微软商店免费下载
模型网 (threejs 提供的编辑器)	在线编辑，兼容性强	https://glbxz.com/glbxz/editor/index.html 导出的 GLB 模型为通用类型，会改变一定 Json 结构字段

注：Cesium 加载 glb 模型及以上平台均有一定兼容性问题，可能出现一个模型在以上平台出现部分可加载、部分不可加载的现象（血的教训），多试几个说不定就可以了

3. GLB/GLTF 文件 Json 部分剖析

- asset：关于GLTF文件的整体信息。
    - version: 表示GLTF版本，通常为字符串 "2.0"。
    - generator: 表示生成该GLTF文件的工具或软件。
- accessors（存取器）： 包括了用于访问模型数据的描述，如几何顶点的位置、法线、纹理坐标等。
    - bufferView: 指定数据的缓冲区视图。
    - componentType: 指定每个组件的数据类型（如5126表示浮点数）。
    - count: 表示访问器包含的元素数量。
    - type: 表示访问器中每个元素的类型。
    - max 和 min: 表示元素的最大和最小值。

- buffers（缓冲区）： 包括二进制数据，实际存储了模型的几何、纹理和其他信息。
    - uri: 包含二进制数据的缓冲区的URI，可以是Base64编码的数据或外部文件的URI。
    - byteLength: 缓冲区的字节长度。

- bufferViews（缓冲区视图）： 描述了如何从缓冲区中查找数据。每个缓冲区视图关联到一个存取器。
    - buffer: 指定数据所在的缓冲区。
    - byteOffset: 指定数据在缓冲区中的偏移量。
    - byteLength: 指定数据的字节长度。
    - target: 指定数据的用途，如34963表示用于ARRAY_BUFFER。

- materials（材质）： 包括了用于渲染模型的材质定义，如颜色、纹理等。

- meshes（网格）： 描述了模型的几何、材质和其他属性，通常包括了几何和材质的 ID 引用。
    - primitives: 包含一个或多个基元，每个基元定义了一个网格表面。
        - attributes: 包含网格的各种属性，如位置、法线、纹理坐标等。
        - indices: 表示网格的索引。
        - material: 表示使用的材质的索引。

- nodes（节点）： 用于组织场景中的对象和模型。节点可以包括转换信息、网格引用、材质引用等。
    - mesh: 表示节点包含的网格的索引。
    - rotation、scale、translation：分别用于指定节点的旋转、缩放和平移信息。
    - matrix：表示节点的变换矩阵，通常用于指定节点的平移、旋转和缩放。

- scene（场景）： 指定了主要渲染场景中的根节点。这个节点引用了场景中所有对象的节点。
    - nodes: 表示场景中的节点数组，每个节点由索引标识。

- skins（皮肤）： 用于骨骼动画，包括骨骼、关节和权重信息。

- textures（纹理）： 包括了渲染模型时使用的纹理图像的定义。

注：Cesium 中，加载模型的 matrix 矩阵可以被修改，但 translation 偏移参数无直接的 API 修改；若有 GLB/GLTF 模型加载后不报错不显示，可以考虑是否为 translation 偏移参数的问题（血的教训），这个参数会影响模型在 Cesium 中加载 Glb 模型；

- 在GLTF（GLB）文件中，节点的变换信息通常由一个4x4的矩阵（matrix）来表示。
- 这个矩阵包含了旋转、缩放和平移的信息。如果同时存在rotation、scale和translation属性，这些属性可以用来构建这个矩阵。

Cesium 加载 Glb/Gltf 代码（网上很多）

let origin = Cesium.Cartesian3.fromDegrees(116.755, 23.4702, 100); // 设置位置
let heading = Cesium.Math.toRadians(0); // 相机的方向，默认朝北，表示物体绕垂直轴（通常是地球表面上的北方向）旋转的角度
let pitch = 7.8; // 相机的俯仰角度，默认是朝下，表示物体绕横轴（从左到右的轴）的旋转角度，单位为弧度
let roll = 105.1; // 相机的滚动角度，默认是0，表示物体绕其自身轴的旋转角度，单位为弧度。
let hpr = new Cesium.HeadingPitchRoll(heading, pitch, roll);
let orientation = Cesium.Transforms.headingPitchRollQuaternion(origin, hpr);

let entity = viewer.entities.add({
    position: origin,
    // 默认情况下，模型是直立的并面向东。
    orientation: orientation,
    model: {
      show: true,
      uri: url, //public路径下存储，本地加载用uri
      scale: 3.0, // 缩放比例
      minimumPixelSize: 128, // 最小像素大小
      maximumScale: 20000, // 模型的最大比例尺大小。 minimumPixelSize的上限
    },
});

Python 修改 Glb 模型 json 参数（仅作测试，感谢 GPT）

import struct
import json


def read_glb(file_path):
    with open(file_path, 'rb') as f:
        # 读取文件头部
        header = f.read(12)
        magic, version, length = struct.unpack('<4sII', header)

        # 读取 JSON 部分
        json_chunk_header = f.read(8)
        json_length, json_type = struct.unpack('<I4s', json_chunk_header)
        json_data = f.read(json_length)
        json_obj = json.loads(json_data.decode())

        # 读取二进制数据部分
        binary_chunk_header = f.read(8)
        binary_length, binary_type = struct.unpack('<I4s', binary_chunk_header)
        binary_data = f.read(binary_length)

    return json_obj, binary_data


def modify_translation(json_obj, translation):
    # 修改 translation 数据
    if 'nodes' in json_obj:
        node = json_obj['nodes'][0]
        if 'translation' in node:
            node['translation'] = translation


def write_glb(json_obj, binary_data, output_file):
    # 将修改后的 JSON 数据和二进制数据写入新的 GLB 文件
    json_str = json.dumps(json_obj).encode()
    json_length = len(json_str)
    binary_length = len(binary_data)

    with open(output_file, 'wb') as f:
        # 写入文件头部
        f.write(struct.pack('<4sII', b'glTF', 2, json_length + 20 + binary_length))

        # 写入 JSON 部分
        f.write(struct.pack('<I4s', json_length, b'JSON'))
        f.write(json_str)

        # 写入二进制数据部分
        f.write(struct.pack('<I4s', binary_length, b'BIN\x00'))
        f.write(binary_data)


if __name__ == "__main__":
    input_file = './glb/img_0000000001.glb'
    output_file = './glb/point_res.glb'

    # 读取 GLB 文件
    json_obj, binary_data = read_glb(input_file)

    # 修改 translation
    translation = [0, 0, 0]
    modify_translation(json_obj, translation)

    # 写入修改后的 GLB 文件
    write_glb(json_obj, binary_data, output_file)

参考博客

• gltf 模型变换：https://zhuanlan.zhihu.com/p/65266340
• Cesium 矩阵变换：https://blog.csdn.net/debbie_luo1211571826/article/details/130994363
• glTF 教程：https://github.com/KhronosGroup/glTF-Tutorials/tree/master/gltfTutorial