為ThingWebGL端數字孿生應用最優解，JS提供Web平臺的3D渲染能力。

大家都知道，Web平臺有很多的開源引擎，如：three.js，BabylonJS，PlayCanvas，ClayGL，Oasis等，以及在CS端也有，如：Unity、UE、CryEngine、Ogre等引擎，我們對其中一些引擎做了較深入的研究和項目實踐，但發現這些引擎并不能完全滿足我們所面對的數字孿生領域的需求。這種情況下，我們結合了之前使用C++開發的引擎經驗、WebGL的開發經驗、上述引擎的使用經驗、以及項目中的實踐經驗，開發了WebGL版的T3D引擎，以便更好地服務于Web平臺的3D渲染。

T3D引擎框架

在T3D引擎的框架設計中，主要分為四層：標準封裝層，渲染邏輯層，場景資源層和擴展層。

標準封裝層，渲染邏輯層，場景資源層構成核心庫 t3d.js。
核心庫是一個Web優先的，最小可運行的通用圖形渲染庫。Web優先指的是t3d.js主要基于WebGL和WebGPU作為底層繪圖標準。通用圖形渲染庫指的是t3d.js并不限定圖形渲染以外的其它邏輯，適用性與擴展性比較好。

另外，官方提供常用需求的擴展，作為第二方庫供開發者使用。至于定制化的需求，支持由開發者基于T3D開發第三方庫。

改進
渲染引擎封裝的功能，從大的分類來說，可以分為：場景樹，幾何體，材質，渲染管線，下面我來簡要介紹一下T3D在這些方面的改進。

場景樹

改進了場景樹矩陣更新的邏輯，基于內置的矩陣標臟系統，可以進行觸發式更新。簡單理解就是，有改變再更新，不改變不更新，在大多數項目中，可以極大提高矩陣更新效率，從而提升渲染幀率。

優化Uniform的預處理，場景中全局參數，燈光參數，可以單獨進行更新并cache，提高Uniform上傳效率。

可擴展的渲染層級列表，更方便的渲染排序。基于渲染層級，可方便地實現背景，場景，覆蓋物的排序分離，并基于深度緩沖分層，滿足特定渲染需求。能一定程度上解決透明圖標遮擋問題，滿足alwaysOnTop，Overlay的需求等等。（three.js由于沒有渲染分層功能，同一場景內的渲染節點不能通過一次遍歷分發到不同的渲染數組中，很難高效地實現上述功能。）

幾何體

核心庫提供Geometry，Attribute，Buffer類，提供逐頂點的幾何體描述。同時支持Instance繪制。基于幾何體的封裝，我們可以接收多種類型的數據進行渲染：

模型加載器，例如核心庫示例部分提供的GLTFLoader，VoxLoader等。

程序生成，例如：點，線，面，管，擠出等。

自定義數據，例如第三方GIS數據，實時傳輸數據等。

在點線面的擴展上，t3d.js的官方示例部分，會提供業務場景（ThingJS）中常用的幾何體生成計算模塊。

材質

一般的Web渲染引擎中，很難基于內置材質進行擴展。例如three.js，材質的Uniform上傳與材質類型是深度耦合的，因此很難基于Standard材質實現掃光等材質特效。T3D提供了材質繼承機制，只需要簡單插入著色器邏輯，即可實現對PBR材質的快捷修改。

渲染管線

在常見的WebGL引擎中，渲染器的渲染功能容易是過度耦合的。T3D面向基于GPU加速的圖形接口，即WebGL與WebGPU，基于這樣的思路，我們抽離出RenderPass的概念。

目前我們提供WebGLRenderPass作為默認的渲染通道，未來，幾乎可以無縫切換到WebGPURenderPass。這樣在我們推出WebGPU渲染器后，不需要改變上層代碼邏輯，即可直接實現WebGPU的渲染。

另外，T3D提供的接口可以單獨處理“場景圖信息的收集”與“渲染列表的生成”，并可以執行粒度更低的渲染命令。便于實現高性能的后處理流程擴展。在實際渲染中，物體勾邊，發光等后期，往往需要多通道的渲染。在下圖中，同樣是執行兩通道的渲染，t3d執行的流程，能避免很多冗余的邏輯。

基于這樣的設計，我們提供了高級渲染器（EffectComposer）的擴展。高級渲染器是一個后期混合器，并內置了常用的后期處理模塊。高級渲染器為ThingJS提供了豐富的后期特效支持。

除了全屏幕的后期處理效果，EffectComposer還提供逐物體的特效解決方案。

未來，T3D還在快速迭代中，未來我們還要做：

基于Transform Feedback特性的更強大的粒子系統。

節點式材質系統。

更加強大的WebGPURenderPass。

…

綜上所述，T3D為Web平臺提供強大的3D渲染能力。基于T3D引擎，能實現豐富的幾何體定制，材質定制和渲染管線定制。未來T3D將本著開放，共享的原則，不斷演進，為用戶提升渲染效果和渲染性能，保證ThingJS在Web端優異的渲染能力。

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