都市ARのお仕事をしていて、「3D Tiles形式で納品してください」と言われることがあったので、あらためて勉強してみました。
せっかくなので備忘録として残します。
3D Tilesとは
3D Tilesとは、3D地理空間データの配信と可視化のために設計されたオープン規格です。
都市全体や地形データなどのような大規模な3Dデータをストリーミング表示できます。
ズームイン・アウトに滑らかに対応するため、階層的にデータを管理しています。（LOD: Level of Detail）
形状データは glTF をベースとしたフォーマットを採用しつつ、地理空間特有のメタデータや点群データ（LiDARスキャンなど）も扱います。
主な構成ファイル
以下のようなファイルで構成されます。
-
tileset.json: 3D Tilesの構造を定義 -
.b3dm（Batched 3D Model）: 複数の3Dモデルをバッチ処理してまとめたファイル（個別の位置・属性を持つ） -
.i3dm（Instanced 3D Model）: 同じ3Dモデルを複数の異なる位置にインスタンス化するためのファイル -
.pnts（ポイントクラウド）: 点群データ
追記
v1.1ではb3dm, i3dm, pntsが非推奨となり、直接glTFを参照するようになったみたいです。
https://github.com/CesiumGS/3d-tiles/releases/tag/1.1
本記事の内容はメモとしてこのまま残します。
b3dm : Batched 3D Model
b3dm は glTF を含みつつ、メタデータを追加して、複数の3Dモデルをバッチ処理するファイル形式 です。
メタデータとは 建物のID、分類情報、カスタム属性（高さ、用途など） のことです。
b3dmは主に3D都市モデル（建物、橋、道路等）を格納します。
i3dm : Instanced 3D Model
i3dm は glTF を参照し、大量の同じ 3D モデルを軽量にインスタンス化して配置するためのファイル形式 です。
i3dm は、街路樹や街灯、電柱などのように、同じ3Dモデルを大量に配置する場合に使用されます。
pnts : Point Cloud Tile
pntsは点群データです。
メッシュ化前のLiDARスキャンデータをとりあえず表示したいとき等に利用します。
tileset.json
tileset.jsonは3D Tilesの中核のファイルです。
メッシュファイルや点群ファイルへの参照を持っています。
{
"asset": { "version": "1.0" },
"geometricError": 50.0,
"root": {
"boundingVolume": { "box": [0, 0, 0, 500, 500, 500] },
"geometricError": 25.0,
"children": [
{
"boundingVolume": { "box": [0, 0, 0, 100, 100, 100] },
"geometricError": 10.0,
"content": { "uri": "building.b3dm" }
},
{
"boundingVolume": { "box": [200, 0, 0, 50, 50, 50] },
"geometricError": 10.0,
"content": { "uri": "tree.i3dm" }
},
{
"boundingVolume": { "box": [-200, 0, 0, 50, 50, 50] },
"geometricError": 10.0,
"content": { "uri": "terrain.glb" }
},
{
"boundingVolume": { "box": [0, 0, -100, 200, 200, 200] },
"geometricError": 10.0,
"content": { "uri": "lidar.pnts" }
}
]
}
}
boundingVolumeとは
boundingVolume は、3D Tiles において 各タイルが占める空間を定義し、最適な描画制御や LOD（詳細度）の切り替えを行うための基準 になります。
ある意味、3D Tilesの肝となる項目です。
Bouding region
boundingVolume.region は、緯度、経度、高度の座標でタイルの範囲を定義する方法です。
緯度と経度は ラジアン で記載する必要があります。これは、地図座標を直交座標に変換する際、内部計算が通常ラジアンで行われるためです。なお、高度はメートル単位です。
"boundingVolume": {
"region": [west, south, east, north, minimum height, maximum height]
}
boundingVolume の種類
region 以外にも以下のような種類があります。
| 種類 | イメージ図 | 役割 | 用途の例 |
|---|---|---|---|
region |
|
緯度・経度・高さで定義する範囲 | 地形データ、航空写真、マップ |
box |
 |
軸に沿った直方体（AABB） | 建物、都市モデル |
sphere |
 |
球体のバウンディングボリューム | 点群データ、衛星データ、球形オブジェクト |
Viewer
3D Tiles形式のデータを閲覧できるビューワーについて調べてみました。
Cesium ion
手軽に 3D Tiles を視聴・管理できるクラウドビューワーが Cesium ion です。
My Assetsのページにアップロードすれば、それだけで視聴できます。
CesiumJS
CesiumJS は、WebGL を使用した オープンソースの 3D Tiles ビューワーおよび GISレンダリングエンジン です。
3D Tiles の公式ビューワーとして利用でき、ブラウザ上で .b3dm や .i3dm などを直接表示できます。
Cesium ionのようなクラウドサービスにデータをアップロードするのを避けたい場合は、CesiumJSを使ってローカルにビューワー環境を構築することも可能です。
Converter
3D Tilesへ変換できるソフトについて調べてみました。
Cesium ion
Cesium ionは、ビューワーとしてだけでなく、コンバーターとしても利用できます。
My Assetsページで glTF をアップロードすれば、自動で3D Tilesに変換してくれます。
プログラム不要で変換できるため、最も手軽な方法です。
3d-tiles-tools
Cesium 公式の 3d-tiles-tools を使用すると、glTF を .b3dm や .i3dm に変換、3D Tiles のデータセットを作成できます。
ローカル環境で変換できるため、クラウドを使いたくない場合に適しています。
Node.jsベースなので、Qiita読者には馴染みやすいと思います。
objTo3d-tiles
objTo3d-tiles は、OBJ形式のメッシュを直接 .b3dm や .i3dm に変換してくれるツール です。
こちらもNode.jsベースです。
サードパーティー製ですが、私が試しに使ってみた範囲では、特に問題はありませんでした。
さいごに
本記事作成にあたり、以下のページを参考にさせていただきました。
- https://ion.cesium.com/
- https://cesium.com/platform/cesiumjs/
- https://github.com/CesiumGS/3d-tiles
- https://qiita.com/waigania13/items/ce42ec615938386adcf5
ありがとうございました。