【IfcOpenShell】IFCデータをGLTF/GLBに変換、Draco圧縮をかけてデータを軽量化

ifc データを GLTF/GLB に変換、Draco 圧縮をかけて軽量化してみようと思います。 私は普段仕事で BIM を触っているわけではないのであまりこの辺の知見がなく、界隈の方達はどのように運用しているのか正直全然知らないのですが、ちょっと仕事で ifc データを触る機会があってそのデータがやたら重くて Web であつかいにくかったのでちょっと試しにやってみようかなと思ったのがことの発端です。

以前 ifc データを Web で扱うのに、OpenBIMComponent を使用した記事を書いたのでよければこちらもみてください

今回実装したコードはこちら

参考

本題に入る前に、既に IFC から GLTF への変換を行われている方がおりました。参考にさせていただきましたのでこちらのリンクを記載しておきます。

読むのめんどくさい人向け

【超簡単】

モデルだけでいい人

• ifcOpenShell の Blender プラグイン Bonsai を使用
• 注意点：
  • 出力が安定しない。

【簡単】

出力後のデータの各エレメントに GlobalId 振ってあればプロパティはどうにかなる人

• ifcOpenShell で ifc データを GLTF に変換。
• 各エレメント(gltf の Mesh)に GlobalId を振ってくれる
• 紐づくプロパティは DB とか外部に置いておいて連携（界隈の人たちが実際どうやって運用してるのかは全く知らないです）
• 注意点：
  • gltf-pipeline で Draco 圧縮かけようとしたがエラーを吐くので圧縮できない。(なんとかなると思うけど検証できてない。気が向いたら検証します)

【面倒臭い】

出力後のデータの各エレメントにどうしても自分で情報を入れ込みたい人

• ifcOpenShell で ifc データから Geometry 情報と属性情報を取得。
• pygltflib で GLB/GLTF に変換。この時 Mesh の extras フィールドにエレメントに紐づく情報をぶちこむ
• gltf-pipeline で Draco 圧縮

今回は、（簡単）・（面倒臭い）の部分を以下で書いていきます

Sample データ

サンプルデータはこの方のリポジトリにある BasicHouse を使用させていただきました。ありがとうございます

ifcOpenShell で GLFT 変換 （比較的簡単な方法）

main.py
1import multiprocessing
2import sys
3
4import ifcopenshell
5import ifcopenshell.geom
6
7
8def load_ifc_model(ifc_path):
9    try:
10        print("IFC file loading...")
11        ifc_model = ifcopenshell.open(ifc_path)
12        print(f"IFC file loaded. Schema version: {ifc_model.schema}")
13        return ifc_model
14    except Exception as e:
15        print(f"Error: Failed to load IFC file. {e}")
16        return None
17
18def get_geometry_settings():
19    geo_settings = ifcopenshell.geom.settings()
20    geo_settings.set("dimensionality", ifcopenshell.ifcopenshell_wrapper.SURFACES_AND_SOLIDS)
21    geo_settings.set("unify-shapes", True)
22    geo_settings.set("use-world-coords", True)
23    geo_settings.set("apply-default-materials", True)
24    geo_settings.set("no-normals", False)
25    geo_settings.set("disable-opening-subtractions", False)
26    geo_settings.set("weld-vertices", True)
27    return geo_settings
28
29def create_iterator(settings, ifc_model):
30    return ifcopenshell.geom.iterator(settings, ifc_model, multiprocessing.cpu_count())
31
32def main():
33    try:
34        if len(sys.argv) < 2:
35            print("How to use: python3 src/main.py input_path.ifc output_path(.glb or .gltf)")
36            return
37
38        ifc_path = sys.argv[1]
39        output_path = sys.argv[2]
40        ifc_model = load_ifc_model(ifc_path)
41
42        if not ifc_model:
43            print("Error: Failed to load IFC file.")
44            return False
45
46        geo_settings = get_geometry_settings()
47
48        serialiser_settings = ifcopenshell.geom.serializer_settings()
49        serialiser_settings.set("use-element-guids", True)
50        serialiser_settings.set("y-up", True)
51        serialiser = ifcopenshell.geom.serializers.gltf(output_path, geo_settings, serialiser_settings)
52
53        serialiser.setFile(ifc_model)
54        serialiser.setUnitNameAndMagnitude("METER", 1.0)
55        serialiser.writeHeader()
56
57        iterator = create_iterator(geo_settings, ifc_model)
58        print("Starting conversion...")
59        processed = 0
60
61        if iterator.initialize():
62            while True:
63                shape = iterator.get()
64                serialiser.write(shape)
65                processed += 1
66
67                if processed % 100 == 0:
68                    print(f"Processed {processed} objects")
69
70                if not iterator.next():
71                    break
72
73        serialiser.finalize()
74        print(f"Conversion completed: Processed {processed} objects")
75        print(f"Output file: {output_path}")
76        return True
77    except Exception as e:
78        print(f"Error: Problem occurred during GLTF conversion. {e}")
79        return False
80
81
82if __name__ == "__main__":
83    main()

こんな感じ

1python3 src/main.py input_path.ifc output_path.glb(.gltf)

これで実行

Three.js でデータの確認。DevTool で Mesh の構造を確認。mesh 名と userData に ifc データ上の GlobalId がフラれているのがわかります。

これは、serialiser_settings.set("use-element-guids", True)にすることで、Mesh 名と gltf の各 Mesh に対して extras に GloablId を格納してくれます。

変換後のデータサイズはこんな感じ

ifc	gltf 変換後
52.7Mb	11.3 Mb

ifcOpenShell と pygltflib を使って GLTF/GLB 変換。その後 gltf-pipeline 使って Draco 圧縮

詳しくはリポジトリ参照願います。一部抜粋していきます。

まずはエントリーポイントになる main.py

main.py
1from core.gltf_converter_with_attributes import (
2    gltf_converter_with_attributes, save_glb)
3from core.load_ifc_model import load_ifc_model
4from exporters.basic_glb import export_basic_glb
5from exporters.export_glb_with_properties import export_glb_with_properties
6from utils import getPaths_input_output
7
8
9def main():
10    ifc_path, output_path, export_type = getPaths_input_output()
11
12    if ifc_path is None or output_path is None:
13        return
14
15    if(export_type == "properties"):
16        ifc_model = load_ifc_model(ifc_path)
17        objects_with_geometry,properties = export_glb_with_properties(ifc_model)
18        gltf = gltf_converter_with_attributes(objects_with_geometry,properties)
19        save_glb(gltf, output_path)
20        return
21    else:
22        export_basic_glb(ifc_path, output_path)
23        return
24
25if __name__ == "__main__":
26    main()

if(export_type == "properties"):がこのセクションの実装になります。 else 文の export_basic_glb は先程の簡単な方の実装コードになります。

export_glb_with_properties.py
1from typing import List
2
3import ifcopenshell
4import ifcopenshell.geom
5import ifcopenshell.util.shape
6
7from core.build_geometry_data_by_material import \
8    build_geometry_data_by_material
9from core.converter import get_geometry_settings
10from core.get_element_properties import get_element_properties
11from types_def.geometry import GeometryData
12from types_def.ifc import IfcModel
13
14
15def export_glb_with_properties(ifc_model:IfcModel):
16  try:
17    if not ifc_model:
18        return False
19    geo_settings = get_geometry_settings()
20
21    elements = ifc_model.by_type("IfcProduct")
22
23    processed = 0
24    objects_with_geometry:List[GeometryData] = []
25    properties = []
26    for element in elements:
27        if not element.Representation:
28          print(f"Skip: {element.Name}")
29          continue
30
31        if element.is_a() in ["IfcOpeningElement", "IfcSpace"]:
32            print(f"Skip: {element.Name} ({element.is_a()})")
33            continue
34
35        try:
36            shape = ifcopenshell.geom.create_shape(geo_settings, element)
37            product_details = get_element_properties(element)
38            detail = {
39               "id":element.id(),
40               "detail":product_details
41            }
42            properties.append(detail)
43
44            if(len(shape.geometry.materials) > 1):
45               for i, material in enumerate(shape.geometry.materials):
46                  geometry_data:GeometryData = build_geometry_data_by_material(shape,element,material,i)
47                  objects_with_geometry.append(geometry_data)
48            else:
49               geometry_data:GeometryData = {
50                  "id":element.id(),
51                  "vertices": shape.geometry.verts,
52                  "indices": shape.geometry.faces,
53                  "normals": shape.geometry.normals,
54                  "material": shape.geometry.materials[0],
55               }
56
57               objects_with_geometry.append(geometry_data)
58
59            processed += 1
60            if processed % 100 == 0:
61                print(f"progress: {processed}/{len(elements)}")
62
63        except Exception as e:
64            print(f"Warning: An error occurred while processing object {element.id()} ({element.is_a()}): {e}")
65            continue
66
67
68    print(f"Number of objects with geometry: {len(objects_with_geometry)}")
69    return objects_with_geometry,properties
70
71
72
73  except Exception as e:
74    print(f"Error: Problem occurred during GLTF conversion. {e}")
75    return False
76

load_ifc_model で ifc モデルを読み込み、そのデータから Geometry 情報と各エレメントに紐づく Proterties を取得します。この時 Geometry 情報を持たないものと開口情報の IfcOpeningElement と空間情報の IfcSpace は無視します。モジュール化してる部分も多いので詳しくはソースコードを確認願います。

次にこれらのデータを元に pygltflib を用いて GLB/GLTF データの生成を行なっていきます。

gltf_converter_with_attributes.py
1from pygltflib import GLTF2, Scene
2
3from core.build_gltf_buffer import build_gltf_buffer
4from core.create_buffer_views_and_accessors import \
5    create_buffer_views_and_accessors
6from core.create_mesh_and_node import create_mesh_and_node
7from core.create_primitives import create_primitives
8from core.prepare_geometry_data import prepare_geometry_data
9from types_def.geometry import GeometryData
10
11
12def gltf_converter_with_attributes(objects_with_geometry:list[GeometryData],properties:list):
13
14    geo_data = prepare_geometry_data(objects_with_geometry)
15    pointsArray = geo_data.points
16    # normalsArray = geo_data.normals
17    facesArray = geo_data.faces
18    materialsArray = geo_data.materials
19    meshId_array = geo_data.mesh_ids
20
21    binary_blob, buffer = build_gltf_buffer(pointsArray, facesArray)
22
23    bufferViews, accessors =create_buffer_views_and_accessors(pointsArray, facesArray)
24
25    mesh_primitives = create_primitives(materialsArray, meshId_array)
26    meshes, nodes =create_mesh_and_node(mesh_primitives,properties)
27
28
29    gltf = GLTF2(
30        scene=0,
31        scenes=[Scene(nodes=list(range(len(nodes))))],
32        nodes=nodes,
33        meshes=meshes,
34        materials=materialsArray,
35        accessors=accessors,
36        bufferViews=bufferViews,
37        buffers=[buffer]
38    )
39
40    gltf.set_binary_blob(bytes(binary_blob))
41
42    return gltf

gltf データの構造を理解してないと難しい部分ではありますが、ifc データから取得した Geometry データを元に gltf の Mesh を生成しています。また、gltf データはノードやメッシュ、プリミティブなどにユーザーが extras フィールドとして任意の情報を追加でるので、create_mesh_and_node の部分でメッシュに対応する properties を格納していきます。

昔 Grasshopper 内で pygltflib を使う記事書いて、gltf の構造にも若干触れているのでのでよければ参考にしてください。あるいは開発元の KhronosGroup のリポジトリを参考にしてください。

この gltf を export し、そのデータを gltf-pipeline で Draco 圧縮

圧縮後のデータサイズはこんな感じ

ifc	Draco 圧縮前 gltf	Draco 圧縮後 glb
52.7Mb	27.1 Mb	803 KB

Three.js で圧縮後の glb を確認

以上！ 説明端折りまくってますが詳しくはコードみてください！

参考

1.

2.