作者：朱焕焕，图形技术专家
随着 3D 技术的应用越来越多，越来越多的场景可以带来 3D 的形象，比如补充动效、3D 壁纸、游戏等等，给用户带来了更多的乐趣，更丰富的用户体验。本期，我们就和大家聊一聊HarmonyOS的3D渲染引擎。
一、产生背景
已有的3D引擎，在游戏、商业、影视等领域发挥了工业设计的作用。为了兼顾跨平台的一致性、降低开发者的使用，这些引擎可能不同的硬件做抽象，提供方便的这种统一开发框架，让开发者在开发应用时无需关注硬件平台但带来了便利，在一些轻量级的3D场景下却存在应用庞大的规模。问题，并且会消耗过多的内存和消耗。
以 D 壁纸为例，如果使用现在流行的商业渲染引擎来实现，其内存占用图和所需的资源都很大。下面的 1 个展示了生动的 2D 壁纸和 3D 版本之间的资源消耗对比。可以减小，内存和消耗都大大减少了，这会降低设备的延长时间。
图1 动态壁纸与动态壁纸的资源消耗对比
为了解决当前主流渲染引擎资源占用过多，问题服务“1+8+N”延迟设备的3D需求，华为自主研发了全新的轻量级HarmonyOS 3D渲染引擎。
二、HarmonyOS 3D渲染引擎介绍
HarmonyOS 3D渲染引擎采用了业界最先进的ECS（Entity-Component-System，实体-组件-系统）渲染引擎架构。缓存对友好，并且同时实现了多线程并行。
那么基于ECS架构的HarmonyOS 3D渲染引擎到底怎么样？下面我们从典型特征、特性列表、性能表现三个方面，带大家了解HarmonyOS 3D渲染引擎。
1.典型特征
HarmonyOS 3D渲染引擎具有以下特点：
数据驱动
为了思想重新开发的工作量，采用数据驱动的设计，增加大量配置和修改都不需要编译代码。例如r节点图、着色器管道、renderpass布局、顶点数据声明和后处理等内容。可以通过json等文本文件指定，开发者可以通过修改这些配置文件实现渲染流程、增加后处理效果、修改模型形状等操作。
插件机制
在保持引擎核心代码极少的，提供了非常方便的系统级扩展支持。例如，在低端设备上，而可以只提供的核心生命，这样合成引擎的双文件极大极小。高端设备上，可以根据需要添加扩展功能插件，比如开发能力、粒子效果等。，可以降低应用程序的消耗，也可以让者轻松构建自定义渲染环境。
高度并行
自动支持渲染并行化。GPU资源可以按照无锁的方式访问，开发者无需使用锁，也不用担心资源访问的多线程竞争问题。
软硬结合
HarmonyOS 与 HISI 芯片的软硬件联合优化，以及华为在 GPU 的长时间沉淀，为 3D 应用能效比的提升技术带来了 Turbo 的重要贡献。
现代图形API
图形API充分例子了Vulkan API的设计思想，能够有效利用Vulkan的大量创新特性，例如多队列、间接渲染、无状态渲染、描述符集等。
- 特性列表
虚拟现实经常使用的渲染引擎，HarmonyOS 3D 渲染引擎已经支持所有核心功能和经常使用特性，可以满足现在3D 应用的开发需求。下面我们就来看看HarmonOS 3D 渲染引擎支持哪些特性吧：
图2 支持的特性列表
说明：图2中的“插件系统”是可以根据需要进行扩展的特性，其他特性则是系统默认支持的特性。
亲爱的2，HarmonyOS 3D引擎除了支持Java/C++ API之外，如图所示在2022年支持HarmonyOS的JS开发框架和声明式UI。后期处理方面，目前支持FXAA抗锯齿技术渲染，还支持基于时域的TAA（Temporal Anti-Aliasing）抗锯齿技术，才能达到更好的显示效果。
三、性能表现
HarmonyOS 3D渲染引擎主打轻量级，其性能表现重要。
我们开源项目获取了一些标准模型，这些模型经常用于领域的各种演示测试。基于麒麟990平台图形评估这些模型在多个引擎中的性能表现，测试结果如下图所示：
图3 性能测试结果
开源项目： https://github.com/KhronosGro...
从以上测试结果可以结束，HarmonyOS 3D渲染引擎在内存和消耗上表现都非常出色。
三、应用示例
HarmonyOS 3D渲染引擎当前主要日常日常的应用开发者，典型的应用场景是以2D为主的应用中嵌入部分的3D元素。
目前3D渲染引擎已经建成到HarmonyOS中了，下面我们来看看HarmonyOS 3D渲染引擎的几个典型应用示例：
UX 3D动效：
Qmoji（相机趣味变装）：
3D壁纸：
四、未来展望
自己HarmonyOS 3D渲染引擎当前主要的浅量级3D应用场景，但其同样支持复杂3D场景的开发，例如3D游戏、车控界面等。为了机器人开发者更好地完成3D场景开发，HarmonyOS将在202年推出3D场景配套的开发工具，值得期待！
未来，HarmonyOS 3D渲染引擎以及配套的3D开发工具链将随着HarmonyOS持续演进，不断拓宽应用场景，持续推动3D应用在各种智能设备上的广泛落地，打造完美华丽丽的数字世界！