Xbim.GLTF源碼解析（一）：簡介

原創做者：flowell，轉載請標明出處：http://www.javashuo.com/article/p-xjyhxrqs-bd.html

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簡介

Xbim.GLTF是將IFC文件轉換成GLTF文件的一個組件。IFC是建築行業的存儲規範，而GLTF則是計算機領域的存儲規範，GLTF中只包含與三維圖形相關的圖元數據。而IFC中不只包含建築模型的三維視圖，還會包含各類各樣的屬性信息，類型信息等等非幾何的數據。將IFC文件轉換成GLTF文件，除了剔除非幾何信息以外，還要注意初始IFC文件中幾何模型的數據完整性。

如下是進行幾何數據提取後，裝載成GLTF的文件和原IFC文件的大小對比，能夠看到，該方案能夠將模型文件壓縮至50%左右。

模型大小	處理前	處理後	輕量化幅度
OneWall	7KB	4KB	42.86%
TwoWallsTwoColour	13KB	7KB	46.15%
TwoColumsOneBeam	14KB	16KB	-14.29%
SampleHouse	2269KB	989KB	56.41%
rac_basic_sample_project	27677KB	9099KB	67.12%
zp	38991KB	16827KB	56.84%

輕量化幅度

Xbim是爲IFC提供解決方案的一個組織，旗下的XBIM.Essentials提供面向對象解析IFC文件的解決方案。而本系列介紹的Xbim.Gltf也是Xbim旗下的一個項目，Xbim.Gltf關聯的項目有Xbim.Essential和Khronos.glTF-CSharp-Loader，Khronos是gltf官方組織，除此以外，WebGL也在Khronos組織之下。

XBIM.GLTF的Github倉庫：

https://github.com/xBimTeam/XbimGltf

本文剖析的是維護中的maintenance分支：

https://github.com/xBimTeam/XbimGltf/tree/maintenance/Xbim4.x

KHRONOS.GLTF-CSHARP-LOADER的Github倉庫：

https://github.com/KhronosGroup/glTF-CSharp-Loader

 

IFC-GLTF

一般地，將一種存儲格式的文件轉換成另外一種存儲格式的文件，須要作如下三步操做：1.將文件提取到內存中；2.將文件轉換成目標格式；3.將內存中的數據裝載成目標存儲格式並寫出。

爲了將IFC文件轉換成GLTF文件，也須要作以上三步。第一步文件的提取利用到上文提到的Xbim.Essentials組件，該組件能夠解析IFC文件，並提供面向對象的訪問方式訪問IFC文件。也就是說該組件完成了IFC文件的提取工做，在後續操做中咱們能夠像訪問內存中的文件對象同樣訪問IFC文件。第二步則是文件的轉換，通過第一步的處理，內存中的數據仍然是以IFC格式組織起來的。所以咱們在第二步中要將按照須要提取內存中IFC格式的數據，以便在下一步中能夠將這些數據裝載成目標格式。第三步基於第二步提取出的數據，將其裝載成GLTF格式。在這步中，咱們將利用GLTF-CSHARP-LOADER能夠作到，咱們只需將提取的數據按照GLTF的組織形式寫進loader中，像調用寫文件函數同樣調用loader.save()函數即可將數據寫到磁盤中。

 

 

總體架構：

Xbim.GLTF中部分類的關係圖

 

Xbim.GLTF中主要涉及到IFC-GLTF轉換的只有以上幾個類，其他的類也是基於以上的類衍生而來，所以本系列中不作分析。

l  APP：程序入口類

l  MainWindow：程序主界面

l  MultipleFilesExporter：多文件轉換類，將一個IFC文件轉換成多個GLTF文件

l  SingleFileExporter：單文件轉換類，將一個IFC文件轉換成單個GLTF文件

l  Builder：模型提取，模型轉換類

l  XbimMesher：模型實體類，存儲提取的模型數據。

 

XBIM.GLTF中涉及到的Xbim.Essential類關係圖

 

 

模型提取主要用到的類和接口：

IfcStore，Xbim3DModelContext，IGeometryStore，IGeometryStoreReader，XbimShapeInstance，BinaryReader，XbimShapeTriangulation，XbimFaceTriangulation。

 

l  IfcStore類是是使用任何格式（.xbim，.ifc等）的模型文件的主要入口點。該類處理任何格式的ifc文件的打開、解析和導出工做，是IFC文件數據的訪問入口，以及提供訪問內部XBIM格式（如*.xbim）文件。本文使用該類打開對應文件名的IFC格式的文件。

l  Xbim3DmodelContext類表明幾何信息的上下文，用以建立對應的IGeometryStore。

l  IGeometryStore是模型幾何信息的訪問控制接口，能夠經過該類的BeginRead函數獲取IgeometryStoreReader接口的實例。

l  IGeometryStoreReader訪問模型的幾何實例的接口，經過Instances屬性訪問模型所包含的全部的幾何實例。

l  XbimShapeInstance在語義上是空間中一個具體的實例，實際上表明着一個幾何網格，包含了紋理，材質和頂點信息，也就是本文將要提取的構件在空間上的最小單位。

l  BinaryReader，二進制流讀取類，Xbim.Essentials在System.IO,BinaryReader基礎上拓展了ReadShapeTriangulation函數，用以從二進制形式的IFC文件流中提取並解析BIM模型，並生成對應的XbimShapeTriangulation實例。

l  XbimShapeTriangulation是存儲Shape中全部三角形面的類。經過構建本類並調用本類的ToPointsWithNormalsAndIndices函數，能夠獲取構成本Shape的頂點，法向量和麪的拓撲索引。本文將使用該類提取IFC文件中的BIM模型的三維模型信息，提取完成後，再進行輕量化操做。

l  XbimFaceTriangulation是存儲Face中全部三角形面的類，Shape由Face構成，事實上，XbimShapeTriangulation類的實例擁有多個XbimFaceTriangulation類的實例。

l  Xbim.Essentials組件設計的使用方式與普通文件庫相似，使用IModel接口類打開IFC文件後，即可以以面向對象的形式訪問IFC文件。本模塊使用到的Xbim.Essentials中的類的調用流程以下表所示：

本模塊使用的Xbim.Essentials類調用圖

步驟	類或接口	成員或函數	調用參數	返回值
一	IModel	Open	Filename	IModel
二	IModel	GeometryStore	Void	GeometryStore
三	IGeometryStore	BeginRead	Void	GeometryStoreReader
四	IGeometryStoreReader	ShapeGeometry	Void	XbimShapeGeometry
五	XbimShapeGeometry	ShapeData	Void	XbimShapeGeometryData
六	XbimShapeTriangulation	ToPointsWithNormalsAndIndices	Position，Index	Void