Alternativa3D 8 基础理论 / 概念

from: http://blog.csdn.net/liminxin272/article/details/6969759

 

Alternativa3D 8 基础理论

每一个3D引擎，都有自己的三维空间坐标系，Alternativa3D 采用跟 3ds Max 相同的坐标系，即右手坐标系：

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. 坐标轴方向
右手手背朝下，中指朝上，食指朝前，拇指朝右。
则 拇指 所指方向为 x轴 正方向，食指 所指方向为 y轴 正方向，中指 所指方向为 z轴 正方向。

 

 

2. 绕轴旋转方向
右手大拇指指向轴的正方向，四指握拳的方向就指该轴旋转正方向。

 

 

二、UV坐标系

 

1. 什么是uv坐标
将一个三维模型沿着表面剪开，展平为一张二维平面图。
此时，三维模型表面的每一个点，都可以在平面图上找到一个与之相对应的点。
即，三维模型表面上的每个三维点坐标(x, y, z)都有一个与之相对应的二维贴图坐标(u, v)。

 

 2. Alternativa3D 中的 uv 坐标系
u 与 v 的取值范围都为 [0, 1]，在 Alternativa3D 中，贴图的uv坐标为：
左上角(0, 0)，左下角(0, 1)，右上角(1, 0)，右下角(1, 1)，其它点的 uv 根据相对位置取 0 到 1 之间的值。

 

 三、Alternativa3D 三维空间结构

构成 Alternativa3D 三维空间的基本要素有：三维根容器、摄像头、视窗、三维对象、三维对象的材质

 

 
三维舞台(Stage3D)：3D舞台，奇妙的三维世界就在这里展示。
三维根容器(Object3D)：Alternativa3D 构建的三维世界，其它由 Alternativa3D 创建的三维对象都要添加进来。
摄像头(Camera3D)：三维世界中的眼睛，没有它我们啥也看不到。
视窗(View)：摄像头所拍摄到的画面。
三维对象(Object3D)：没有它，我们看啥？
材质(Material)：人靠衣装，不可裸奔，没有材质的三维对象会被警察叔叔带走的。

 

 

Alternativa3D 8 基础概念

1. 3D对象

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■ Object3D

Object3D 是所有3D对象的基类，也是最简单的3D对象，它定义了一个3D对象的基本属性和方法。
Object3D可以作为容器包含其它3D对象，类似于2D中的 DisplayObjectContainer。

所有的3D对象都继承自Object3D。3D对象大体上可区分为可视对象与不可视对象：
不可视对象
  ● Camera3D（3D摄像机）
  ● Light3D（3D灯光）
     ● AmbientLight（环境光）
     ● DirectionalLight（方向性光源）
     ● OmniLight（点光源）
     ● SpotLight（聚光灯）
  ● Joint（骨骼关节）
可视对象
  ● AxisAlignedSprite（单一轴向正对摄像机的平面对象）
  ● Sprite3D（所有轴向正对摄像机的平面对象）
     ● AnimSprite（通过不断更换材质形成动画的Sprite3D）
  ● Mesh（空间网格）
     ● Decal（图案）
     ● Plane（平面）
     ● Box（立方体）
     ● GeoSphere（几何球体）
     ● SkyBox（天空盒）
     ● Skin（骨骼动画）
  ● WireFrame（线框）

Alternativa3D 8 中的3D对象

 

 ■ Mesh

Mesh 可理解为空间网格，是展示几何体（Geometry）的地方，Geometry包含描述几何体的顶点和三角面信息。
几何体在Mesh中的显示形式为表面（Surface），表面是由一个序列的三角面构成，这些三角面通过Surface的材质进行显示。或许把Surface想象成皮肤更容易理解一些。
Mesh、Geometry、Surface三者的关系是：Geometry为Mesh提供了顶点和三角面信息，Mesh根据这些信息创建Surface来显示Geometry所描述的3D对象。

所有需要显示的空间几何体都继承自Mesh类，不论是内建的基本几何体，还是自定义几何体（代码创建或者外部导入模型）都是通过Mesh进行展示的。
Alternativa3D通过扩展Mesh类为我们提供了 Decal、Plane、Box、GeoSphere、SkyBox 等基本几何体

 

 Surface

Surface 可理解为表面或者皮肤，它由一个序列的三角面组成，具有单独材质。
每个Mesh可分割为多个Surface，当需要为Mesh中的部分三角面赋予单独的材质时，可将序号连续的三角面创建为一个Surface。
例如，Mesh中有10个三角面，需要为三角面0、1、2、5、6赋予材质m0，其它的三角面赋予材质m1，那么可以将三角面分为[0,1,2]、 [3,4]、[5,6]、[7,8,9]四个序列，创建s0、s1、s2、s3四个Surface，其中s0、s2赋予材质m0，s1、s3赋予材质 m1。


■ Skin

简单点说，Skin 就是可带骨骼动画的Mesh。通过Joint绑定顶点连接成骨骼。


■ Joint

Joint 可理解为关节，是Skin的一部分，用于骨骼动画。



2. 材质

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■ Material

材质是3D对象非常重要的一部分，没有材质的3D对象只是一堆描述几何体形状外观等信息的数据，什么也看不到。我们所能见到的那些奇妙的空间几何体都是通过材质才得以显现的，材质让虚拟的3D对象变得可见。

材质分为填充材质（FillMaterial）和贴图材质（TextureMaterial、ParserMaterial）。
Material 是所有材质的基类，定义了材质的基本属性和方法。
FillMaterial 是填充材质，以单一的颜色填充整个Surface。
TextureMaterial 是贴图材质，用位图填充Surface。要正确表现贴图效果，几何体顶点UV坐标的设置十分重要。
ParserMaterial 用以储存外部加载的*.DAE或*.A3D模型的材质信息，需要通过TextureLoader（贴图加载器）来加载外部贴图。

LightMapMaterial（灯光贴图材质）、StandardMaterial（标准材质）、VertexLightTextureMaterial（动态灯光贴图材质）都是继承自TextureMaterial。
StandardMaterial 支持漫反射贴图、法线贴图、高光贴图、光泽度贴图和光泽度、高光强度设置。
LightMapMaterial 支持灯光贴图。
VertexLightTextureMaterial 支持动态灯光。

填充材质
  ● FillMaterial（填充材质）
贴图材质
  ● ParserMaterial（解析材质）
  ● TextureMaterial（贴图材质）
     ● StandardMaterial（标准材质）
     ● LightMapMaterial（灯光贴图材质）
     ● VertexLightTextureMaterial（动态灯光贴图材质）

Alternativa3D 8 中的材质

 3. 资源

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■ Resource

Resource 是GPU资源的基类，定义了资源上传与释放的相关属性和方法。
GPU资源分为2种：几何体资源和贴图资源。
几何体资源使用顶点缓存（VertexBufferResource）和索引缓存（IndexBufferResource）进行上传。
贴图资源包括位图贴图资源（BitmapTextureResource）和压缩贴图资源（ATFTextureResource）。

几何体资源
  ● Geometry（几何体资源）
贴图资源
  ● TextureResource（贴图资源）
     ● ATFTextureResource（压缩贴图资源）
     ● BitmapTextureResource（位图贴图资源）
     ● ExternalTextureResource（外部贴图资源）

Alternativa3D 8 中的资源

 

 

Geometry

Geometry 储存了3D对象的几何体数据，记录每个顶点的信息，这些信息将被划分为多个顶点缓存上传到GPU。
顶点信息包括3D坐标（POSITION）、贴图坐标（TEXCOORDS）、法线（NORMAL）、切线（TANGENT4）、骨骼权重（JOINTS）等。


■ TextureResource

TextureResource 是贴图资源的基类。
贴图资源包括位图贴图资源（BitmapTextureResource）和压缩贴图资源（ATFTextureResource）。
位图贴图资源以位图数据（BitmapData）上传，ATF压缩贴图资源以二进制数据（ByteArray）上传。
ExternalTextureResource 用以加载外部贴图资源，结合TextureLoader（贴图加载器）可以比较方便地加载外部模型的贴图。



4. 外部模型

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Alternativa3D支持外部模型的加载与解析，支持的模型文件格式有*.DAE、*.A3D、*.3DS。
*.DAE是基于XML的Collada模型文件，*.A3D为Alternativa3D专用模型文件，*.3DS是3DS Max软件使用的格式。
Alternativa3D官方提供了相关的3DS Max插件，用以导出*.DAE和*.A3D格式的模型。

通过模型解析器，可以十分方便地解析加载的模型，获取模型中的几何体对象、贴图材质、动画、灯光等信息。
ParserCollada：*.DAE格式模型解析器，可获取模型中的几何体对象、贴图材质、动画、灯光。
ParserA3D：*.A3D格式模型解析器，可获取模型中的几何体对象、贴图材质。
Parser3DS：*.3DS格式模型解析器，可获取模型中的几何体对象、贴图材质。

此外，Alternativa3D还给出了ExporterA3D类，用以将3D对象导出保存为*.A3D格式的模型文件。