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webgl图库研究(包括BabylonJS、Threejs、LayaboxJS、SceneJS、ThingJS等框架的特性、适用范围、支持格式、优缺点、相关网址)

2020-07-30 19:01:17  阅读:21  来源: 互联网

标签:Threejs babylonjs http webgl BabylonJS www js 开源 com


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本文为选择合适的webGl框架,为后续项目奠定基础;避免盲目选择框架,导致后续项目重构带来不必要的成本浪费。本文清楚的讲述了各个框架的特点,适用范围,优缺点以及相关网址范例;以便于后续更快速的开发,提高生产效率,最后进行总结。

关键词:WebGl框架

一、 BabylonJS(适用于小场景,开源;JavaScript、TypeScript)


(一)特点
强大,美观,简单和开放的3D渲染体验。
(二)适用范围
Babylon.js是一款WebGL开发框架。 适合做中大型项目,尤其是多种媒体混杂的或者是游戏项目VR体验项目
(三)支持格式
glTF,OBJ,STL,.babylon  (常用格式)。
(四)优缺点
1、 优点
功能较为全面,功能比较丰富、灵活、模型显示不失真。有微软背景,有不少的demo,有较详细的api文档,有供测试的平台,有提供3dsmax转换模型的插件,比three.js成熟;几经更新
与完善之后,Babylon.js已更新至1.12版本,相比之前的版本,除了不断的Bug修复之外,Babylon.js还新增了.许多非常牛叉的新特性,并对已有功能进行了完善。更方便快捷地完成光线、轮船纹理、海浪等的3D建模,从而带来最佳的呈现效果。
2) 缺点
学习难度大、周期长,需要进行大量深入的学习与研究。另外,在模型文件较大或较多时,浏览器打开时会等待较长时间;
中文资料很少,没有系统的中文教程,如从入门到精通都可以给你讲一遍系统的教程,论坛也会被墙,相关的qq群较少,群里的人也不多,所以能真正指导我们的大牛也比较少。国内资料基本没有。同Three.js类似,Firefox浏览器在本地同时打开多个较大模型时,会提示浏览器性能不足问题。另外,模型在100M以上时可能存在无法加载的现象。.babylon模型预览,可以通过官方提供的沙盒地址,通过拖放.babylon文件进行查看。经过测试,发现个别.babylon模型仍难以打开。
⦁ 浏览器支持
对目前主流的IE11以上、Chrome和FireFox都支持,本人已在Chrome v 57.0.2970.0和Microsoft EdgeHTML 14.14393测试通过。
⦁ 速度
同Three.js类似,加载大模型时速度较慢。需提供正在载入信息提示,尽可能提高用户体验。不过Babylon为了尽可能的提高加载速度,提供了工具可以将.babylon文件转换成几个文件,缓式加载以提高显示速度。
⦁ 运行环境
运行Web端应用,需先在本地搭建应用服务器环境。例如:Apache、Tomcat、JBoss等。
相关网址:
主站:http://www.babyon.js.com/
文档:http://doc.babylonjs.com/
论坛:http://www.html5gamedevs.com/forum/16-babylonjs/
PlayGround:http://babylonjs-playground.azurewebsites.net/
在线开发工具:http://wow.techbrood.com/fiddle/new
工具:http://doc.babylonjs.com/tutorials/using_the_incremental_loading_system
下载地址:https://github.com/BabylonJS/Babylon.js/tree/master/Exporters
模型预览:http://sandbox.babylonjs.com/
格式解析: https://github.com/h53d/babylonjs-doc-cn/blob/master/target/generals/General/File_Format_Map_(.babylon).md
http://doc.babylonjs.com/generals/file_format_map_(.babylon)
编辑工具:http://materialeditor.raananweber.com/
Shader在线查看(GLSL语言编写:Vertex Shader和Pixel Shader):
重点示例
http://www.babylonjs.com/demos/sponza/
http://www.babylonjs.com/demos/mansion/
http://www.babylonjs.com/demos/distraction/
http://www.babylonjs.com/demos/actions/
http://www.babylonjs.com/demos/train/
http://cyos.babylonjs.com/


二、ThreeJS(适用于小场景,开源,JavaScript)


(一)特点
Three.js 是一款 webGL 开源框架,易用、简单、直观的方式封装了 3D 图形编程中常用的对象。在开发中使用了很多图形引擎的高级技巧,提高了性能。内置了很多常用对象和极易上手的工具,功能强大。
(二)适用范围
可以做中小型的重表现的Web项目。Three.js以简单、直观的方式封装了3D图形编程中常用的对象。更方便快捷地完成光线、轮船纹理、海浪等的3D建模,从而带来最佳的呈现效果。
(三)支持格式
stl,obj+mtl+png,FBX,gltf格式(主要格式)
(四) 优缺点
1) 优点
国内用的比较多,所以中文的资料也会比较多,有比较系统的中文教程如从入门到精通。用的人比较多,所以相关的qq群较多,群里的人也较多,接触到的大牛应该也会比较多。在WebGL的引入之前已经创建了three.js独特方便的模块化渲染接口,并在不用WebGL的情况下允许它使用SVG和HTML5画布元素。近些年,浏览器的功能越来越强大,渐渐得成为了复杂应用和图形的平台。同时,现有大多数浏览器实现了对 WebGL 的支持,但要直接使用 WebGL 相关接口进行开发,则需要学习复杂的着色器语言,且开发周期长,不利于项目的快速开发。
面对这种情况,Three.js 应运而生,它不但对 WebGL 进行了封装,将复杂的接口简单化,而且基于面向对象思维,将数据结构对象化,非常方便我们开发。Three.js 的发展十分迅速,然而配套的学习材料却比较匮乏,于是便有了当前的这个课程。
1) 缺点
没有提供一些基础建模软件的插件,比如3dsmax的模型导出插件,虽然说提供一些读3ds格式,fbx格式的场景。要配合更多扩展库完成,因为你可能会需要联网通信功能的封装、声音普通控制甚至高级频谱控制、输入设备信息的处理等诸多渲染以外的功能。国内学习资料多,但加载速度慢、缺少碰撞检测等功能
(五)相关网址
https://threejs.org/
https://threejs.org/examples/
https://www.wjceo.com/blog/threejs/
http://www.yanhuangxueyuan.com/


三、LayaboxJS(layaair底层开发Ar,JS,TS)

 

(一)特点
LayaAir引擎的产品性能已达到原生APP的水准,甚至可以直接用于开发APP、HTML5、Flash的多端版本产品。裸跑性能堪比APP,支持2D,3D,VR开发。
二)适用范围
大型游戏开发项目与游戏上市企业,广告,营销,教育,应用开发等领域。
(三)格式支持
Spline。
(四)优缺点
1) 优点
裸跑性能堪比APP 多版本发布、知名CP首选引擎
极致性能:LayaAir优先使用webgl渲染,如果webgl不可用,自动无缝转为canvas渲染,引擎设计过程中处处以性能为优先原则,LayaAir是为裸跑而设计的HTML5引擎。
轻量易用:LayaAir API设计上追求精简,简单易用,上手容易,引擎本身非常注意自身大小,是目前同等功能最小的HTML5引擎。
支持多语言开发:LayaAir同时支持ActionScript3、TypeScript、JavaScript三种语言开发HTML使用任意一种自己喜欢的语言开发即可。
功能齐全:同时支持2D,3D,VR、时间轴动画,缓动、UI系统、粒子动画、骨骼动画、物理系统等。提供可视化辅助开发及工具流。LayaAirIDE提供代码开发工具及可视化编辑器,清晰的工作流,让美术,策划,程序紧密配合,提高开发效率。
开源免费:引擎全部开源并托管到github,并且全部免费使用,包括商用。
1) 缺点
有些功能与问题,官方文档没提到,网上搜到同样问题的帖子,却没人回答。作为一个开源免费的引擎,不是每个问题,官方都能准时解答的,甚至你发个帖子,很长一段时间都没有一个答案,这时只能自己慢慢摸索一下了。这里我就把自己遇到的一些小问题及解决思路记录下来,希望对那些遇到同样问题的人有帮助。这些问题并不大,却有点烦人,你明知道实现某个功能可能就是一行代码的事,却没有关于如何使用的说明,这让人很苦恼。
⦁ 底层技术
关于as/js/ts语言的选择,演讲者表示,LayaAir现在对as的支持最好;不过as毕竟是停止更新的语言,LayaAir以后对它的支持也会慢慢淡化,直至脱钩。在js和ts之间,演讲者建议选择ts,因为ts的类型健壮,而且ts编译成js的过程效率很高。
(五)相关网址
https://ldc2.layabox.com/
https://blog.csdn.net/explor8/article/details/51487097
https://blog.csdn.net/wxq_wuxingquan/article/details/53926432
https://www.layabox.com/


四、SceneJS(开源;Lindsay Kay底层开发)

 

(一)特点
它是针对计算机辅助设计的要求。 开源的JavaScript3D引擎,特别适合需要高精度细节的模型需求,比如工程学和医学上常用的高精度模型。
(二)适用范围
它是针对计算机辅助设计的要求。 开源的JavaScript3D引擎,特别适合需要高精度细节的模型需求,比如工程学和医学上常用的高精度模型。
(三) 支持格式
模型预览:
http://sandbox.babylonjs.com/
格式解析: https://github.com/h53d/babylonjs-doc-cn/blob/master/target/generals/General/File_Format_Map_(.babylon).md
http://doc.babylonjs.com/generals/file_format_map_(.babylon)
编辑工具:
http://materialeditor.raananweber.com/
Shader在线查看(GLSL语言编写:Vertex Shader和Pixel Shader):
http://cyos.babylonjs.com/
(四)优缺点
1) 优点
专门用于快速绘制大量单独连接的对象,而没有像阴影、反射等游戏引擎效果。SceneJS的API和JSON相似,它学习起来很简单。
1) 缺点
相关社群几乎没有,中国很少人用。缺少碰撞检测等功能。加载大模型时速度较慢。需提供正在载入信息提示,尽可能提高用户体验。(可用工具可以将.babylon文件转换成几个文件,缓式加载以提高显示速度。)Firefox浏览器在本地同时打开多个较大模型时,会提示浏览器性能不足问题。另外,模型在100M以上时可能存在无法加载的现象。
(五) 相关网址
http://scenejs.org/
http://slides.com/xeolabs/deck/
https://developer.tizen.org/community/tip-tech/scenejs-%E2%80%93-creating-javascript-controlled-animated-3d-character-part-1
http://steffe.se/?p=475
http://scenejs.org/examples/index.html#scenegraph_firstExample
http://scenejs.org/examples/index.html#scenegraph_firstExample


五、ThinkJS(node.js的框架,底层开发JavaScript)


(一)特性
是一个快速、简单的基于MVC和面向对象的轻量级Node.js开发框架,遵循MIT协议发布。秉承简洁易用的设计原则,在保持出色的性能和至简的代码同时,注重开发体验和易用性,为WEB应用开发提供强有力的支持。
Thinkjs里面很多特性来源于ThinkPHP,同时根据Node.js的特点,使用了Promise, WebSocket等特性,让代码更简洁、优雅。
(二)优点
开发更简单更快速,团队合作更便捷。快速搭建项目,可以让你把注意力放在业务本身,尤其是 Thinkjs 2.0 以上支持 ES2015/ES2016 的各种特性,用起来非常方便.这是我用 Thinkjs 做的一个项目,两天就搞定,方便快捷 github resume。Thinkjs 是一个快速、简单的基于MVC和面向对象的轻量级Node.js开发框架,遵循MIT协议发布。秉承简洁易用的设计原则,在保持出色的性能和至简的代码同时,注重开发体验和易用性,为WEB应用开发提供强有力的支持。
Thinkjs里面很多特性来源于ThinkPHP,同时根据Node.js的特点,使用了Promise, WebSocket等特性,让代码更简洁、优雅。
Thinkjs最大的特色是对目前比较潮的语法特性支持的特别好,比如es6、es7、typescript等,有了这些,对aysnc/await等特性支持,让代码更加fashion。
相关网址
https://thinkjs.org/
https://thinkjs.org/zh-cn/doc/2.2/index.html
https://www.w3ctech.com/topic/637
http://www.thinkjs.org/doc/


六、ThingJS(底层开发JavaScript)

 

(一)特性

强大的3d引擎,简化模型制作,提高开发效率,在线开发部署,支持离线部署。
ThingJS面向物联网的3D可视化PaaS开发平台.基于WebGL兼容各种浏览器及移动设备.零门槛、高效率、低成本开发各类3D应用。
基于 Koa 2.x,兼容 middleware;
内核小巧,支持 Extend、Adapter 等插件方式;
性能优异,单元测试覆盖程度高;
内置自动编译、自动更新机制,方便快速开发;
使用更优雅的 async/await 处理异步问题,不再支持 */yield;
从 3.2 开始支持 TypeScript。
(二)适用范围
ThingJS 名称源于 物联网 Internet of things(IoT) 中的 Thing (物),意为面向物联网可视化开发的 Javascript 库。 主要针对以一栋或多栋建筑所组成的园区级别的场景,可以应用于数据中心、仓储、学校、医院、安防、预案,城市、园区、建筑、楼层、房间、设备等多种领域。
而且这些层次的对象在ThingJS的场景加载完成后,是以JS对象的方式直接暴露给用户使用,简单方便。
(三)支持格式
.tjs
(四)优缺点
1、优点
ThingJS 基于 HTML5 和 WebGL 技术,可方便地在主流浏览器上进行浏览和调试,支持 PC 和移动设备。ThingJS 为可视化应用提供了简单、丰富的功能,只需要具有基本的 Javascript 开发经验即可上手; ThingJS 提供了对场景的加载、分层级的浏览,对象的访问、搜索、以及对象的多种控制方式和丰富的效果展示,可以通过绑定事件进行各种交互操作,还提供了摄像机视角控制、点线面效果、温湿度云图、界面数据展示、粒子效果等等各种可视化功能;面对这种情况,Three.js 应运而生,它不但对 WebGL 进行了封装,将复杂的接口简单化,而且基于面向对象思维,将数据结构对象化,非常方便我们开发。Three.js 的发展十分迅速,然而配套的学习材料却比较匮乏,于是便有了当前的这个课程。
在功能接口提供的粒度上,ThingJS和其他开发工具相比,站在了更高的封装层面, 用尽可能简洁的接口,直接提供了场景的加载与展示、物联网设备的创建与特效;还提供了信息点、线路、管线、区域、热图、粒子、动画等丰富功能;提供了摄影机控制、第一人称行走、寻路
导航和视点线路工具;可扩展的界面、头顶信息牌、内嵌视频监控等丰富的信息展示方式。这些接口大部分已经在在线例子中可以找到,可以边改参数边看到效果;帮助用户以最快的速度 学习、开发与部署。
2、缺点
没有不是开源的。ThingJS所定位的物联网可视化应用,侧重宏观场景表现,并不针对局部细节的效果,而且由于WebGL技术的性能局限,在性能上不能和Unity等原生程序相比,性能和效果的侧重也更偏向前者,就像电纸书和手机有着不同的定位;所以,ThingJS不适合做场景细节要求高的应用。
(五)相关网址
http://www.thingjs.com/guide/
http://www.3dmomoda.com/
http://forum.thingjs.com/
http://www.thingjs.com
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1611474740563954882&wfr=spider&for=pc


七、总结


利用3d图形库技术范围和示例等研究成果,有利于根据公司的需求去选择合适的webGL框架去开发,节约了时间、人力成本,提高了开发效率。

 

附件:

一、三维图形库
市面上的三维图形库很多,基本分为Web端(WebGL)与非Web端(OpenGL/OpenGLES)、商用收费与免费开源两类。目前,主流的三维图形库大致如下所示。
ArcGIS Engine(收费)
U3D (收费)
OverDrive(收费)
Hightopo(收费)(http://www.hightopo.com/)
Ossimplanet(开源)(http://trac.osgeo.org/ossim/wiki/OssimPlanet)
Wings 3D(开源)(http://www.wings3d.com/)
OGRE(开源)(https://github.com/OGRECave/ogre)?
Cesium(开源)(http://cesiumjs.org)
OSG(开源)(https://github.com/openscenegraph/OpenSceneGraph)
OPEN CASCADE(开源)(https://www.opencascade.com)
Potree(开源)(http://potree.org/)
SceneJS(开源)(http://scenejs.org)
Three.js(开源)(https://threejs.org/)
BabylonJS(开源)(http://www.babylonjs.com/)

二、技术选型

(一) 非Web端三维图形库 数量多、性能好、API丰富。

因为属于Native APP范畴,所以缺点是不能一次编码,跨平台运行,需针对不同平台单独集成编码。

(二)Web端三维图形库

伴随HTML 5诞生,故目前可用库较少、在浏览器内运行也导致性能略差、功能与移动设备支持的三维标准OpenGL ES类似,都是从OpenGL剪裁而来。最大的优点是跨平台性,即一次编码,可四处运行(只要浏览器支持WebGL标准)。

(三)分析

根据业务需求,优先考虑Web端三维开发。可选的范围在Potree、Hightopo、Three.js和BabylonJS之间。
Potree
研究了Potree中最接近于三维漫游与热点切换的例子。加载速度很快,但清晰度太差,达不到业务需求。
三、大场景基于earth的开源三维js引擎

cesiumjs(http://cesiumjs.org/)
优点:有较多的demo,详细的api文档,有测试平台,比较丰富的展示特性和扩展。
webglearth(http://www.webglearth.com/)
demo较少,但一些基本的gis功能都有,简单实用,好像没什么更新过。
openwebglobe(http://world.openwebglobe.org/)
效果不是很好,加载不流畅,展示的功能也比较少,后面就没有进步了解了。

 

转自 http://www.likecs.com/show-67151.html

标签:Threejs,babylonjs,http,webgl,BabylonJS,www,js,开源,com
来源: https://www.cnblogs.com/LeoXnote/p/13405782.html

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