FBX模型 转换成带有空间参考的 3DTiles（.b3dm） 数据（FBX glTF 3DTiles）

• ‍♂️ 作者：海码007
• 专栏：CesiumforUnreal专栏
• 标题：FBX模型 转换成带有空间参考的 3DTiles 数据（FBX glTF 3DTiles）
• ❣️ 寄语：好好努力，发挥自己的极限！
• 最后：文章作者技术和水平有限，如果文中出现错误，希望大家能指正，同时有问题的话，欢迎大家留言讨论。

0 引言

其实CesiumLab工具可以直接将 FBX模型 转换成带有空间参考的 3DTiles 数据，奈何需要授权才行，所以研究一下自己如何制作这个功能。

1 数据类型介绍

1.1 FBX数据

FBX，全称为 “Filmbox”, 是一种流行的三维图形文件格式，由 Autodesk 开发。它被广泛用于创建、动画化和渲染三维图形，特别是在视频游戏开发、电影制作和其他高端动画制作中。FBX 格式的关键特点包括：

1. 多功能性：FBX 支持几乎所有类型的三维数据，包括网格、动画、材质、灯光和摄像机。这使其成为不同软件和工具间交换复杂三维场景和动画的理想格式。

2. 广泛的软件兼容性：许多三维建模和动画软件都支持 FBX 格式，包括 Autodesk 的 Maya 和 3ds Max，以及其他流行软件如 Blender、Cinema 4D 和 Unity 3D。

3. 动画和高级功能：FBX 是处理复杂动画和高级功能（如反向动力学、皮肤动画和刚体动力学）的理想选择。这对于游戏开发和电影制作尤其重要。

4. 材质和纹理支持：FBX 文件可以包含材质信息和纹理链接，这有助于保持模型的视觉外观在不同软件间的一致性。

5. 二进制和ASCII格式：FBX 文件可以是二进制格式，也可以是文本（ASCII）格式。二进制格式更紧凑，文件较小，而ASCII格式便于阅读和编辑。

6. 扩展性和自定义：FBX 格式支持扩展，用户可以添加自定义数据，如用户定义的属性。

FBX 格式因其灵活性和强大的特性，被广泛用于三维建模、动画制作和游戏开发中的资产交换。然而，由于其复杂性，FBX 文件通常比其他更简单的格式（如OBJ或3DS）大，且在处理时可能需要更多的计算资源。

1.2 glTF数据

glTF（GL Transmission Format）是一种开放标准的 3D 文件格式，被设计用于高效传输和加载三维模型和场景。它被称为“JPEG of 3D”，旨在成为三维图形的快速、轻量级的标准交换格式。glTF 主要用于 web 应用程序和其他实时渲染场景，具有以下特点和优势：

特点

1. 轻量和高效：glTF 旨在最小化模型的加载时间和运行时处理需求，这对于网页和移动应用尤其重要。
2. 兼容性：被广泛支持，许多主流的 3D 编辑工具和查看器都能导入和导出 glTF。
3. 灵活性：支持多种渲染技术，包括 PBR（物理基础渲染）。
4. 完整性：不仅包含几何信息，还可以包括材质、纹理、动画和其他元数据。

优势

• 实时渲染适用性：特别适合用于实时渲染的应用程序，如虚拟现实（VR）和增强现实（AR）。
• 多平台支持：可以在各种设备和平台上使用，从移动设备到桌面电脑，从 WebGL 到 Vulkan。
• 优化网络传输：文件经过优化，可以更快地通过网络加载。
• 易于处理：结构清晰，便于程序解析和处理。

使用场景

• Web 应用程序：网页上快速加载和显示 3D 模型。
• 游戏开发：在游戏引擎中导入轻量级模型。
• 虚拟和增强现实：文件轻量，适合 VR 和 AR 应用。
• 在线零售：展示产品的 3D 视图。

glTF 为现代 3D 应用程序提供了一个高效、可扩展且易于使用的格式，使得它在多种不同的领域和应用中非常受欢迎。

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glTF（GL Transmission Format）的文件可以有两种主要的文件后缀格式：

1. .gltf：这是标准的 glTF 文件格式。它是一个使用 JSON 格式的文本文件，其中包含了 3D 模型的结构和属性信息。这些文件通常与其他文件（如二进制文件和图像文件）一起使用，这些文件包含了模型的几何数据、纹理等。

2. .glb：这是 glTF 的二进制文件格式。一个 .glb 文件是一个单一的包，它包含了 glTF 模型的全部数据（包括 JSON、二进制数据和纹理）在一个文件中。这种格式对于简化文件传输和减少HTTP请求（特别是在Web应用中）非常有用。

在选择这两种格式之一时，通常考虑到应用的需求和优先级。例如，.glb 因其紧凑的性质而适用于网络传输，而 .gltf 格式则在需要对模型文件进行编辑或调试时更加方便。

1.3 3DTiles

1.3.1 简介

3D Tiles格式是由Cesium团队创造的。Cesium 是一家专注于地理空间和三维数据可视化的技术公司，他们开发了多种用于三维地理空间数据表示和处理的技术和工具。3D Tiles 是他们为了更高效地在Web上渲染和管理大规模三维地理空间数据而开发的一种格式。

这个格式的设计旨在解决大量详细的三维数据集，如城市建筑、地形和点云数据，以实现实时流式传输和渲染的需求。3D Tiles作为一个开放标准，得到了广泛的接受和使用，特别是在 WebGIS 和虚拟地球应用中。Cesium推动了这个格式的发展，并且持续在其生态系统中进行改进和扩展。

3D Tiles 是一种用于流式传输和渲染3D地理空间内容的开放规范。它主要用于大型3D地图数据，如城市建筑、地形、树木、点云等。3D Tiles 的特点包括：

1. 分层级细节（LOD）：3D Tiles支持不同的细节级别，这意味着当用户从远处观看时，可以加载较低分辨率的模型，而当他们靠近时，则加载更高分辨率的模型。这样可以有效地优化性能和带宽使用。

2. 空间索引：3D Tiles使用空间数据结构（如四叉树或八叉树）来组织数据，允许快速、有效地查询和访问大型空间数据集。

3. 多种数据类型：3D Tiles支持多种类型的数据，包括传统的3D模型、点云数据（用于精确表示复杂的自然形态和城市景观），以及其他类型的地理空间数据。

4. 交互性和兼容性：3D Tiles设计用于与现代3D图形技术（如WebGL）和地理信息系统（GIS）技术兼容，支持高度交互和集成。

5. 开放标准：3D Tiles由OGC（开放地理空间联盟）认可为社区标准，它的开放性保证了广泛的兼容性和可扩展性。

3D Tiles通常用于大规模地理空间视觉化项目，如智慧城市建模、地理信息系统（GIS）、虚拟地球和在线地图服务等。它为处理大型、复杂的3D数据集提供了一种高效且灵活的方法。

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1.3.2 3DTiles格式的LOD是如何定义

3D Tiles 格式中的分层级细节（LOD, Level of Detail）是通过一种树形结构来定义的，通常是四叉树或八叉树。这种结构允许在不同的视角和缩放级别下选择合适的数据细节级别。以下是3D Tiles定义LOD的主要方法：

1. 空间分割：3D Tiles数据通常被组织成一个树状结构，其中每个节点代表了一个特定的空间区域。树的根节点代表整个数据集，而子节点代表更小的区域。

2. 级别分配：在树的每个级别上，数据可以有不同的细节。通常情况下，树的上层（接近根节点）包含较低细节的数据，适用于远距离查看；而树的下层（离根节点远）包含更高细节的数据，适用于近距离查看。

3. 动态加载：当视图改变时（例如，用户缩放或移动视角），3D Tiles客户端会计算哪些数据节点对当前视图最重要，并动态加载这些节点的数据。这意味着在远距离查看时，只加载较少、较低细节的数据，而在近距离查看时，加载更多、更高细节的数据。

4. 几何错误和屏幕空间错误：3D Tiles可以使用几何错误（geometric error）或屏幕空间错误（screen-space error）来决定何时加载更高或更低细节的数据。几何错误是指数据简化程度的度量，屏幕空间错误是指数据在屏幕上的视觉差异。

5. 数据格式：3D Tiles支持包括传统的三维模型格式、点云数据和其他地理空间数据类型在内的多种数据格式。每种格式都可以有不同的LOD实现方式。

通过这种方式，3D Tiles使得大规模的三维地理空间数据可以在不牺牲性能的情况下被有效地可视化和分析。这对于处理城市规模的大数据集尤为重要。

1.3.3 文件后缀格式

3D Tiles 作为一种用于流式传输和渲染大型3D地理空间数据集的规范，不是单一文件格式，而是一种包含多种文件和资源的结构。因此，3D Tiles使用多种文件扩展名来表示其不同的组件。这些文件扩展名主要包括：

1. .b3dm：Batched 3D Model，用于存储批量的3D模型数据。这是3D Tiles中最常见的文件类型之一，通常用于建筑物和其他静态地理空间特征。

2. .i3dm：Instanced 3D Model，用于存储实例化的3D模型。这种类型的文件用于表示大量重复的对象，如树木或街灯。

3. .pnts：Points，用于点云数据。这种文件格式用于存储大量的点数据，常见于激光扫描或其他形式的点云采集。

4. .cmpt：Composite，这是一种复合文件格式，可以包含上述多种类型的数据（如b3dm、i3dm和pnts）。

5. .json：用于3D Tiles的元数据和层次结构。每个3D Tiles数据集通常都有一个关联的JSON文件，描述了数据集的结构、层级细节（LOD）等信息。

这些文件扩展名共同构成了3D Tiles的数据结构，使其能够有效地表示和传输大规模的3D地理空间数据。

2 转换工具

2.1 CesiumGS /3d-tiles-tools 工具

这是GitHub上开源的工具，免费的，那我们就来研究一下。
工具地址：https://github.com/CesiumGS/3d-tiles-tools

首先将FBX转换为glTF格式，然后再使用该工具转换成3DTiles格式

1. 将FBX模型导入 Blender 中，然后导出为glTF格式。

2. 获取到 glTF 数据后，再使用该工具进行转换

npx 3d-tiles-tools glbToI3dm -i ./specs/data/CesiumTexturedBox/CesiumTexturedBox.glb -o ./output/CesiumTexturedBox.i3dm

2.1 glf-to-3d-tiles工具

参考文章：https://blog.csdn.net/qq_26318597/article/details/129408288