3D引擎数据结构与glTF(3): Mesh

在上一篇文章中我们介绍了场景中对象之间的层次关系，接下来我们就探讨单个物体在三维空间中的表示。

要渲染三维空间中的物体，首先就要在三维空间中表示物体的造型。目前图形学中最常用的方法叫做“边界表示法（ Boundary Representation ）”，即用一组多边形或者曲面来定义物体的边界，它们可以区分了空间中哪些部分是物体的内部，哪些是物体的外部。其中使用多边形的方式更通用一些，构造一个物体边界的一组多边形就被称为“ Mesh ”。 在这里我们先讨论静态 mesh，也就是自身不发生形变的 mesh ，glTF 也支持蒙皮和骨骼动画，我们后面再讲。

也许现在三角形太流行了，大家可能不习惯了使用多边形。实际上，现在建模软件还在大量使用多边形，最后这些模型导入 3D 引擎的时候会再进行三角形化（ triangularization ）。三角形的流行是在 GPU 兴起之后的事儿，因为三角形更有利于硬件去实现和优化。在早期的 3D 游戏中，例如 Quake 使用软件渲染，它使用凸多边形。在 OpenGL 早期的 API 版本中也有对多边形的支持: glBegin() 支持 GL_POLYGON 模式，而在3.0以后版本的 OpenGL API 中已经不再支持了，下面我们讨论的 Mesh 也就使用三角形模式了。

OpenGL 或者其他图形 API 都普遍支持下面这三种三角形 Mesh 的拓扑结构：

OpenGL 支持两种向 GPU 提交 Mesh 数据的方式：

DrawArrays 方式 把 Mesh 中的三角形的所有顶点数据，按照上面那三种方式之一排列形成一个顶点数组，就可以让 GPU 去绘制所有这些三角形了。

DrawElements 方式 在一个 Mesh 中很多三角形是互相连接在一起的，具体的说，两个三角形会共用一条边，那么这条边上的两个顶点则可以共享。为了共享顶点，就需要引入“顶点索引”。(做实时渲染的人最抠门了，各种省:joy:)。把所有的顶点放在一个数组中，然后另外使用一个 index buffer 通过数