（持续更新）Qt3D 学习资源

Posted 2022-03-18 sunchaothu

目录

• 一、前言
  • 1.1 什么是Qt3D
  • 1.2 Qt3D 的利与弊
    • 利：原生支持
    • 弊处：资料过少
• 二、学习建议
  • 2.1 OpenGL 学习资料
  • 2.2 Qt3D 资料
    • 2.2.1 视频资料
    • 2.2.2 PPT和博客
    • 2.2.3 教程
    • 2.2.4 问答
    • 2.2.5 项目源码

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
• 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 ：

1. OpenGL pipeline
2. vertex, attribute,shader, transform ,camera,texture

2.2 Qt3D 资料

2.2.1 视频资料

1. introduction to Qt3D
2. 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

1. 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

1. 知乎 https://www.zhihu.com/question/48708879/answer/112235199

2. 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

3. Qt3D 中使用着色器 Shader

https://stackoverflow.com/questions/52836013/how-to-make-color-of-a-section-be-different-on-a-3d-object

2.2.5 项目源码

1. qt3d 源码，Github上有源码（下面这个镜像在网页端支持代码跳转！）
   qt3d

2. Qt3D 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。