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B3dm,Batched 3D Model,成批量的三維模型的意思。
傾斜攝影數據(例如osgb)、BIM數據(如rvt)、傳統三維模型(如obj、dae、3dMax制作的模型等),均可創建此類瓦片。
瓦片文件二進制布局(文件結構)

① 文件頭:占28字節(byte)
位於b3dm文件最開頭的28個字節,是7個屬性數據:
| 屬性的官方名稱 | 字節長 | 類型 | 含義 |
|---|---|---|---|
magic |
4 | string(或char[4]) | 該瓦片文件的類型,在b3dm中是 "b3dm" |
version |
4 | uint32 | 該瓦片的版本,目前限定是 1. |
byteLength |
4 | uint32 | 該瓦片文件的文件大小,單位:byte |
featureTableJSONByteLength |
4 | uint32 | 要素表的JSON文本(二進制形式)長度 |
featureTableBinaryByteLength |
4 | uint32 | 要素表的二進制數據長度 |
batchTableJSONByteLength |
4 | uint32 | 批量表的JSON文本(二進制形式)長度 |
batchTableBinaryByteLength |
4 | uint32 | 批量表的二進制數據長度 |
其中,
byteLength = 28 + featureTableJSONByteLength + featureTableBinaryByteLength + batchTableJSONByteLength + batchTableBinaryByteLength + glb的字節長度
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數據,而不是渲染所需的數據。
那么,b3dm瓦片中的要素表會記錄哪些數據呢?
全局屬性
什么是全局屬性?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數據,在b3dm中,要素表有以下全局屬性:
| 屬性名 | 屬性數據類型 | 屬性描述 | 是否必須存在 |
|---|---|---|---|
BATCH_LENGTH |
uint32 | 當前瓦片文件內三維模型(BATCH、要素)的個數 | yes |
RTC_CENTER |
float32[3] | 如果模型的坐標是相對坐標,那么相對坐標的中心即此 | no |
注意,如果glb模型並不需要屬性數據,即要素表和批量表有可能是空表,那么 BATCH_LENGTH 的值應設為 0 .
*要素屬性
對於每個模型(BATCH、要素)各自獨立的數據。在b3dm中沒有。
我們回憶一下要素表的定義:與渲染相關的數據。
b3dm瓦片與渲染相關的數據都在glb中了,所以b3dm並不需要存儲每個模型各自獨立的數據,即不存在要素屬性。
在i3dm、pnts兩種瓦片中,要素屬性會非常多。
全局屬性存在哪里?
全局屬性存儲在 要素表的JSON中,見下文:
JSON頭部數據
由上圖可知,文件頭28字節數據之后是要素表,要素表前部是 長達 featureTableJSONByteLength 字節的二進制JSON文本,利用各種語言內置的API可以將這段二進制數據轉換為字符串,然后解析為JSON對象。
例如,這里解析了一個b3dm文件的 要素表JSON:
{
"BATCH_LENGTH": 4
}
那么,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.
要素表的二進制本體數據
無。
注:
當要素表的 JSON 數據以引用二進制體的方式出現時,數據才會記錄在要素表的二進制本體數據中,此時JSON記錄的是字節偏移量等信息。
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制數據,因為
BATCH_LENGTH和RTC_CENTER都相對好記錄,一個是數值,一個是3元素的數組。在下面的要介紹批量表中,就會出現 JSON 數據引用二進制體的情況了。在 i3dm 和 pnts 瓦片中,要素表 JSON就會大量引用其二進制體。
③ 批量表
批量表記錄的是每個模型的屬性數據,以及擴展數據(擴展數據以后再談)。
要素表和批量表唯一的聯系就是 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),那么批量表每個屬性就有多少個值。
JSON頭部數據
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、地理坐標值。
height 屬性通過其 componentType 指定數據的值類型為 FLOAT,通過其 type 指定數據的元素類型為 SCALAR(即標量)。
geographic 屬性通過其 componentType 指定數據的的值類型是 DOUBLE,通過其 type 指定數據的元素類型為 VEC3(即3個double數字構成的三維向量)。
byteOffset ,即這個屬性值在 二進制本體數據 中從哪個字節開始存儲。
從上表可以看出,height 屬性跨越 0 ~ 39 字節,一共40個字節。
通過 FeatureTableJSON 可以獲取 BATCH_LENGTH 為10,那么就有10個模型,對應的,這 40 個字節就存儲了10個 height 值,查相關資料得知,FLOAT類型的數據字節長度為 4,剛好 4 byte × 10 = 40 byte,即 height 屬性的全部數據的總長。
geographic 屬性也同理,VEC3 代表一個 geographic 有3個 DOUBLE 類型的數字,一個 DOUBLE 數值占 8byte,那么 geographic 一共數據總長是:
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 文件頭中的第七個屬性 batchTableBinaryByteLength = 280 是一致的。
二進制本體數據
二進制本體數據即批量表中每個屬性的順次存儲。
能不能不寫二進制本體數據?
可以。如果你覺得數據量比較小,可以直接把數據寫在 BatchTableJSON 中,還是以上述兩個數據為例:
{
"height": [10.0, 20.0, 15.0, ...], // 太長了不寫那么多,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,二進制的JSON文本大多數時候體積會比二進制數據大。因為JSON文本還包括括號、逗號、冒號等JSON文本必須的符號。對於屬性數據相當大的情況,建議使用 JSON引用二進制本體數據的組織形式,此時JSON充當的角色是元數據。
注意:對於屬性的值類型是 JSON 中的 object、string、bool 類型,則必須存於 JSON 中,因為二進制體只能存 標量、234維向量四種類型的數字數據。
④ 內嵌的glb
本部分略,對glb數據感興趣的讀者可自行查閱 glTF 數據規范。
關於兩大數據表如何與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 字節對齊與編碼端序
JSON二進制文本對齊
FeatureTableJSON、BatchTableJSON的二進制文本,最后一個字節相對於整個b3dm文件來說,偏移量必須是8的倍數。
如果不對齊,必須用二進制空格(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 文件頭,為了湊齊8倍數對齊,文件頭和 FeatureTableJSON 還要塞4個字節填滿,那就有點多余了。
末尾對齊,即 (28 + ftJSON長)能整除8,(28 + ftTable長 + btJSON長)能整除8.
數據體的起始、末尾對齊
二進制數據體,無論是要素表、批量表,首個字節相對於b3dm文件的字節偏移量,必須是8的倍數,結束字節的字節偏移量,也必須是8的倍數。
如果不滿足,可以填充任意數據字節滿足此要求。
特別的,二進制數據體中,每一個屬性值的第一個數值的第一個字節的偏移量,相對於整個b3dm文件,必須是其 componentType 的倍數,如果不滿足,則必須用空白字節填滿。
例如,上述 height 屬性所在的批量表二進制數據體,理所當然位於批量表JSON之后,而批量表的JSON又是8byte對齊的,假設批量表的數據體起始字節是800,那么 height 的第一個值起始字節就是 800,由於 height 屬性的 componentType 是 FLOAT,即 4字節,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字節,那么假設第二個屬性的 componentType 是 DOUBLE,即 8字節,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個空白字節,以滿足第二個屬性第一個值的起始偏移量是 810+6 = 816字節。
編碼端序
要素表、批量表的二進制數據,無論是JSON還是數據體,均使用小端序編碼(LittleEndian)。
⑥ 擴展數據(extensions)與額外補充信息(extras)
其實,無論是要素表,還是批量表,都允許在JSON中存在擴展數據,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存儲在瓦片文件、glb中。
有關擴展數據,在以后會專門出一篇博客介紹。
