近幾年，隨著WebGL標準被廣泛接受，涌現出許多基于HTML5的開源三維顯示引擎，如threejs、scenejs等。尤其threejs使用非常廣泛，一方面由于其使用門檻較低，另一方面是其支持若干種三維文件格式，如3ds、obj、dae、fbx等。對于中小規模的三維模型，使用threejs可以快速搭建一個基于Web的模型瀏覽應用。但對于模型構件比較多的應用場景，如BIM應用，直接使用threejs必然會遇到性能瓶頸，因此，必須針對threejs進行深度定制，甚至從零開始。

對threejs深入研究后，我們決定在threejs的基礎上進行擴展，主要從以下幾個方面展開：

1）場景空間八叉樹劃分

空間八叉樹是一種高效的三維空間數據組織方式，使用八叉樹可以快速剔除不可見圖元，減少進入渲染區域的繪制對象。這部分技術在桌面端的三維顯示引擎已非常成熟。

2）增量繪制

繪制效率跟場景中繪制對象的數量緊密相關。對象越多，繪制效率越低。而繪制效率又會影響用戶的交互體驗。因此，在繪制圖元達到一定數量的時候，需要使用增量繪制技術，減少等待時間，提高交互響應速度。

3）繪制對象內存池

瀏覽器分配給Javascript虛擬機的內存是有限的，當內存超出限制，整個頁面就會崩潰。這是由于Javascript是一種運行時解釋性語言，自身具有垃圾回收機制，當分配的Javascript對象過多，垃圾回收會占用大量時間，影響瀏覽器響應。使用對象池可以最大限度的減少對象分配，降低內存使用，從而減少垃圾回收產生的負擔。

4）圖元合并

圖元個數越多，顯示效率越低。這是由于每繪制一個圖元就會進行一次draw call。而在瀏覽器端的draw call比在桌面端draw call的調用代價更大。合并圖元可以減少draw call，從而提示顯示效率。

2、模型文件轉換

基于桌面的三維模型大多數采用單文件或幾個文件來存儲模型信息，比如幾何信息、材質信息、紋理貼圖及屬性。這樣的組織方式便于桌面程序管理，也便于用戶之間以文件的方式傳輸數據。但單個大文件卻不利于網絡端傳輸，尤其是從服務器端下載一個三維模型，使其在瀏覽器中顯示。一方面，大的文件傳輸需要更多的等待時間，另一方面，用戶需等待模型下載完成后才能解析顯示。 沒有人愿意等待，因此，我們需要定義適合網絡傳輸的大模型組織方式，把原始的模型文件轉換為適合網絡傳輸和輕量化顯示的文件格式。

1）構建“模型流”

與在線視頻播放一樣，用戶不需要下載和緩存完整的視頻才能觀看，只要點擊播放后邊下載邊緩存邊播放。以模型流的方式，用戶可以實時看到已經下載的部分，對顯示影響較大的部分先下載先顯示，細節部分可以后顯示。下載過程，用戶不需要等待，可以進行其他操作。

2）幾何唯一性表達

在模型轉換過程中，把具有相同形狀的幾何對象進行唯一性表達。大的模型一般會存在相同幾何的多份拷貝，而實際上可以用相同的幾何描述不同的構件。使用相似體的識別算法可以大大減少幾何體的數量，減少模型的大小，也能減少顯示時GPU的占用。

3）數據壓縮

數據壓縮可以大大減少網絡傳輸時間，尤其對于json和幾何數據，gz算法可以達到幾倍的壓縮率。

模型輕量化顯示和模型文件轉換是BIM模型輕量化的核心技術，具有一定的技術門檻。BIMFACE本著開放的精神，把核心技術提供給廣大的BIM開發者，使得開發者即使沒有掌握任何圖形技術，也能輕松開發強大的BIM應用。

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