(持续更新)Qt3D 学习资源
一、前言
最近用Qt3D做了一个三维显示的项目,过程比较艰辛,主要是Qt3D这个库虽然推出了有几年,但是资料并不多,官方的例程比较少且大多是QML的,虽然他本身是完全支持C++的,而API 接口的文档写得又比较简略,用的人少产生的资料就更少了,在google和stackoverflow 搜索相关问题也往往找不到答案,在做项目的过程中我收集了很多资料,在这里列出来分享给大家,同时欢迎大家找到好的相关资料在评论里留言,我会更新到博客中。
1.1 什么是Qt3D
Qt3D 是Qt官方支持的3D实时渲染引擎,和Qt一样几乎支持所有平台,对OpenGL pipeline进行了封装,支持C++ 和脚本语言QML,甚至支持 python (pyQt和pySide), 目的是为了让开发者快速地开发出三维渲染的程序。与OSG、VTK和OGRE等类似,但是是Qt原生的,对于Qt开发来说兼容性会更好,可以自然地使用Qt的信号-槽机制。
Qt3D 具有以下基本特性:
- C++ 应用或者Qt Quick应用程序的 2D/3D 渲染
- Meshes 和 Geometry (Qt 中三维实体的组织形式,可以加载obj\mesh等对象 或者定义 opengl 中 vertex 集合)
- Materials 材质
- Shaders
- Shadow Mapping 阴影贴图
- Ambient occlusion 环境光遮蔽
- 高动态范围
- Deferred rendering 延迟渲染
- Multitexturing 多重纹理
- Instanced rendering
- Uniform Buffer Objects
还有 物理引擎、碰撞检测和游戏AI等。
Qt3D 主要由KDAB 设计、开发和维护,和Qt Company 由密切合作, Qt3D 模块集成在Qt5.5以后的版本中, 版本越高功能越完善且一些BUG会被修复。
Qt3D 有两种License: GNU LGPL v3协议和GNU GPL v2协议。
1.2 Qt3D 的利与弊
Qt3D 的利和弊我只能根据我的直观体验来写,未必客观,但是真实。
利:原生支持
- 如果你本来就在用Qt作为GUI库,那么使用Qt3D将会获得完全兼容的3D库,并且不需要安装额外的依赖,在移植的时候也很方便, 可以使用Qt的信号-槽和事件机制
- 性能上号称支持做游戏引擎 near real-time simulation
- 工具库相对很丰富了,相比纯撸 OpenGL 来说还是节省了很大的开发工作
- 和Qt一致的跨平台能力
弊处:资料过少
- 相比与OSG、Unity3D库这些成熟的库来说不够流行(但是原理是相通的)
- 资料过少,官方文档和例程不够充实(或许这也是广大开发者加入开源社区的好机会)
- 如果不使用Qt作为GUI框架,那么单独使用Qt3D似乎又优点沉重
最终建议是:如果你使用Qt开发,那么使用Qt3D 将会很方便,否则,则没必要。
二、学习建议
如果要使用Qt3D,那么以下知识是必须的:
- Qt GUI框架,不管是C++或者QML
- OpenGL渲染管线的基本知识,或许不需要成为这方面专家,但是需要知道基本的pipeline。同时如果想开发高性能的3D程序,那么OpenGL的底子还是要打牢。
- ECS 架构:Entity+Component System, Qt3D 中的任何一个实体由 Mesh + 材质构成;Mesh、材质都属于 component。
Entity - mesh + material( + transform)
- (可选) QML/QtQucik
因为Qt3D 的大部分例子都是QML的(当然也有C++); 掌握QML有利于读懂QML的示例代码;从而进行C++实现
2.1 OpenGL 学习资料
- https://learnopengl.com 非常有名的学习OpenGL的网站, 同时有人用Qt3D 实现了 learnopengl 里面的example[]learnopengl-qt3d(https://github.com/MidoriYakumo/learnopengl-qt3d]
- learnopengl 中文翻译版 (https://learnopengl-cn.github.io)
**掌握以下概念,差不多足够Qt3D 入门使用 **:
- OpenGL pipeline
- vertex, attribute,shader, transform ,camera,texture
2.2 Qt3D 资料
2.2.1 视频资料
- introduction to Qt3D
- 与3D 实体交互的QT3D 教程,涉及的关键类(QObjectPicker)
Interact with 3D contents
2.2.2 PPT和博客
https://ervin.ipsquad.net/slides/talks/ak2017-qt3d-advances/ak2017-qt3d-advances.pdf
https://www.kdab.com/wp-content/uploads/stories/Qt_3D_basics_whitepaper_Part2.pdf
https://www.kdab.com/wp-content/uploads/stories/qt3dinteraction.pdf
https://blog.qt.io/blog/2016/06/16/introducing-qt-3d/
2.2.3 教程
- 使用Qt3D 游戏开发的一个实例,主要基于QML,需要一定的QML 基础和OpenGL 基础,这个例子也提供了一些参考链接。
http://ftp.jaist.ac.jp/pub/qtproject/learning/developerguides/gamedevelopmentqt3d/GameDevelopmentQt3D.pdf
2.2.4 问答
- 知乎 https://www.zhihu.com/question/48708879/answer/112235199
- Qt3D 是 ECS(Entity-Component-System)架构;什么是ECS架构
https://zhuanlan.zhihu.com/p/30538626
补充:ECS的利弊
- ECS Pros:
- Avoids deep, wide, complex inheritance hierarchies
- Flexible – can change object behaviour at runtime (add/remove components)
- Extensible – add more component types later
- Qt 3D ECS is high performance by Aspects (Systems) offloading work to backend
- ECS Cons:
- Often new to OOP programmers – takes a while to adjust thinking
- More objects – Entity plus Components
- Qt3D 中使用着色器 Shader
2.2.5 源码
qt3d-example KDAB 官方例程
qt3d 源码,Github上有源码(下面这个镜像在网页端支持代码跳转!)
qt3dQt3D Editor 一个可以用来实验 mesh + camera + transform + render 效果的。主要由QML写得,核心类是由Cpp写得。下面是效果。
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