Pascal Editor：开源Web 3D建筑设计编辑器，零安装专业级建模与实时渲染

一、Pascal Editor是什么

Pascal Editor是一款完全开源、浏览器原生运行的专业级3D建筑编辑器，由pascalorg团队开发维护，核心定位是打造无需安装、开箱即用的轻量化3D建筑设计工具，替代传统桌面端BIM软件（如Revit、SketchUp）的基础建模与渲染能力。它基于现代Web技术栈构建，依托WebGPU实现硬件加速渲染，结合React生态与状态管理方案，构建出一套完整的3D场景编辑、数据管理与交互系统，让用户在浏览器中即可完成从场地规划、建筑搭建到构件细节编辑的全流程3D建筑设计工作。

该项目采用Monorepo（单体仓库）架构，通过Turborepo管理，将核心能力拆分为core（核心数据层）、viewer（3D渲染层）、editor（应用交互层）三大模块，实现关注点分离，既保证代码可维护性，又支持各模块独立扩展与复用。Pascal Editor的核心设计理念是“轻量化、高性能、易上手”，面向建筑师、室内设计师、学生、个人创作者等群体，提供免费、开源的3D建筑设计解决方案，打破专业建模软件的高门槛与高成本限制。

二、功能特色

Pascal Editor围绕3D建筑设计全流程，打造了从基础建模到高级编辑、从实时渲染到数据管理的完整功能体系，核心特色如下：

1. 零安装、跨端可用，浏览器原生运行

• 无需客户端：纯Web应用，打开浏览器即可访问使用，无需下载安装任何软件，适配Windows、macOS、Linux、平板、手机等全平台设备。

• 响应式设计：界面自适应不同屏幕尺寸，支持触屏操作，移动端可完成基础建模与查看，桌面端提供完整编辑能力。

• 轻量化启动：无需配置复杂环境，打开网页即可进入编辑界面，加载速度快，降低使用门槛。

2. 专业级建筑层级建模体系

Pascal Editor采用节点式层级数据模型，贴合建筑领域真实结构，支持从宏观到微观的全维度建模：

• 层级结构：Site（场地）→ Building（建筑）→ Level（楼层）→ Wall（墙体）/Slab（楼板）/Ceiling（天花板）/Zone（区域）/Item（门窗/灯具/家具），逻辑清晰，层级化管理所有建筑元素。

• 参数化构件：所有构件（墙体、楼板、门窗等）均支持参数化编辑，可精确调整尺寸、位置、厚度、高度、材质等属性，实现精准建模。

• 智能几何生成：墙体自动切角（Mitering）、门窗自动开洞（CSG布尔运算）、楼板智能对齐高度、碰撞检测与放置校验，减少手动调整工作量。

3. 高性能实时3D渲染与交互

• WebGPU硬件加速：基于WebGPU实现3D渲染，调用本地显卡算力，渲染性能接近原生桌面软件，支持复杂场景流畅运行。

• 脏节点更新机制：仅重渲染修改过的“脏节点”，而非全场景刷新，大幅提升编辑时的渲染效率，操作无卡顿。

• 多视角控制：支持360°旋转、平移、缩放，提供俯视、透视、轴测等多种视角，可一键切换楼层堆叠、爆炸、单独查看三种模式，方便查看建筑内部结构。

• 实时预览：编辑操作（如绘制墙体、调整尺寸）实时反馈到3D视口，所见即所得，提升设计效率。

4. 完善的场景数据管理

• 状态持久化：场景数据自动保存到浏览器IndexedDB，关闭页面后重新打开可恢复编辑进度，无需手动保存。

• 撤销/重做：内置Zundo插件，支持50步以上撤销/重做操作，应对编辑失误，提升操作容错率。

• 自动保存：每2秒自动同步场景状态，避免数据丢失，支持版本控制，未来可实现模型回滚。

• 数据导入导出：支持场景数据以JSON格式导出，可分享给他人，也可导入外部场景文件，实现跨设备协作。

5. 丰富的编辑工具与交互能力

• 基础工具集：提供墙体工具、楼板工具、屋顶工具、区域划分工具、构件放置工具等，覆盖建筑建模全流程。

• 选择与编辑：支持单选、框选建筑元素，右侧属性面板实时显示并可编辑选中元素的所有参数，支持批量修改。

• 层级导航：通过面包屑导航快速跳转不同层级（场地→建筑→楼层→构件），支持元素层级展开/折叠，方便管理复杂场景。

• 主题切换：内置浅色/深色双主题，可一键切换，适配不同使用场景与视觉偏好。

6. 开源可扩展，生态友好

• 完全开源：代码托管于GitHub，采用开源协议，支持二次开发、定制修改与商业使用（需遵循协议）。

• 模块化架构：三大核心模块解耦，core与viewer可独立作为npm包使用，方便集成到其他Web项目中。

• 社区支持：提供Discord社区、GitHub Discussions，支持用户交流、反馈问题、提交贡献，持续迭代功能。

核心模块职责对比表

三、技术细节

Pascal Editor的技术架构围绕“高性能、可维护、易扩展”设计，采用现代Web技术栈，结合3D渲染与状态管理最佳实践，核心技术细节如下：

1. 整体架构：Turborepo Monorepo

项目采用Turborepo管理Monorepo，将代码拆分为apps（应用）、packages（核心包）、tooling（工具配置）三大目录，实现代码复用与构建优化：

• apps/editor：基于Next.js开发的编辑器主应用，负责UI渲染、用户交互、工具集成，是用户直接使用的入口。

• packages/core：核心数据层，定义所有建筑节点的Schema（Zod校验）、场景状态Store（Zustand）、几何生成系统、空间网格（碰撞检测）、事件总线，是整个编辑器的数据基础。

• packages/viewer：3D渲染层，基于React Three Fiber封装Three.js能力，提供默认相机、控制器、后期处理、脏节点渲染优化，负责将core层的节点数据渲染为3D场景。

• tooling：包含ESLint、TypeScript、Biome等共享配置，统一代码规范，简化开发流程。

2. 状态管理：Zustand + Zundo + IndexedDB

采用Zustand作为状态管理库，替代Redux等复杂方案，实现轻量、高效的状态管理，同时结合Zundo与IndexedDB实现高级能力：

• 多Store隔离：分为useScene（core层，场景数据）、useViewer（viewer层，渲染状态）、useEditor（editor层，交互状态），每个Store专注单一职责，避免状态混乱。

• useScene：管理所有节点数据、CRUD操作、脏节点标记、撤销/重做历史，数据持久化到IndexedDB，支持组件内外访问。

• useViewer：管理相机状态、选中元素、楼层显示模式、渲染参数，控制3D视口的渲染行为。

• useEditor：管理激活工具、面板状态、用户偏好、编辑模式，控制编辑器的交互逻辑。

• 状态访问方式：React组件内通过订阅式获取状态（const nodes = useScene((state) => state.nodes)），组件外通过getState()直接访问/修改（useScene.getState().createNode(...)），灵活适配不同场景。

• 撤销/重做：集成Zundo插件，为useScene添加撤销/重做历史，支持50步以上操作回溯，提升编辑容错率。

• 持久化：useScene数据自动同步到IndexedDB，浏览器关闭后数据不丢失，重新打开可恢复场景。

3. 3D渲染：React Three Fiber + WebGPU

渲染层基于React Three Fiber（R3F）构建，R3F是Three.js的React绑定，将3D场景元素转化为React组件，实现声明式3D开发，结合WebGPU实现高性能渲染：

• 声明式渲染：通过React组件语法描述3D场景（如<mesh />、<geometry />），与React生态无缝集成，降低3D开发门槛。

• WebGPU加速：使用WebGPU替代传统WebGL，利用现代显卡的并行计算能力，大幅提升渲染帧率，支持复杂建筑场景流畅运行。

• 脏节点优化：core层标记修改过的节点为“脏节点”，viewer层仅重渲染脏节点对应的3D对象，减少渲染计算量，提升交互响应速度。

• 相机与控制：内置默认透视相机、轨道控制器，支持自动旋转、视角切换、楼层模式切换，提供专业级3D交互体验。

4. 数据模型：节点式Schema设计

所有建筑元素均基于节点（Node）模型设计，采用Zod进行类型校验，保证数据安全与一致性：

• BaseNode基类：所有节点继承自BaseNode，包含id（唯一标识，带类型前缀）、type（节点类型）、parentId（父节点ID）、visible（可见性）、metadata（元数据）等通用属性。

• 扁平存储+父子引用：节点采用扁平字典（Record<string, Node>）存储，通过parentId与children数组维护层级关系，避免嵌套树的复杂遍历，提升数据访问效率。

• 类型化节点：定义SiteNode、BuildingNode、LevelNode、WallNode、SlabNode、ItemNode等具体节点类型，每个类型有专属属性（如墙体的points、height、thickness），通过Zod Schema校验数据合法性。

5. 开发与构建：Next.js + Bun + Turborepo

• 前端框架：主应用基于Next.js开发，支持服务端渲染（SSR）、静态站点生成（SSG），优化首屏加载速度与SEO。

• 包管理器：使用Bun替代npm/yarn，提升依赖安装、构建、运行速度，简化开发流程。

• 构建优化：Turborepo提供增量构建、缓存复用能力，大幅缩短Monorepo的构建时间，支持多包并行开发。

• 代码规范：集成ESLint、TypeScript、Biome，统一代码风格，强制类型安全，减少运行时错误。

四、应用场景

Pascal Editor凭借轻量化、开源、高性能的特点，适用于多个领域的3D建筑设计与可视化需求，核心应用场景如下：

1. 建筑设计与BIM辅助

• 方案快速建模：建筑师可快速搭建建筑概念方案，生成3D模型，替代传统手绘与2D图纸，提升方案沟通效率。

• BIM轻量化应用：作为BIM软件的补充工具，完成简单建筑的建模与渲染，导出数据后可集成到专业BIM平台，降低BIM使用成本。

• 户型设计：室内设计师快速绘制户型图，生成3D模型，实时调整墙体、门窗、家具布局，直观展示设计效果。

2. 室内装修与家居设计

• 家居布局规划：个人用户或设计师可快速搭建室内场景，放置家具、灯具、软装，预览不同布局效果，辅助装修决策。

• 软装搭配可视化：调整家具尺寸、材质、颜色，实时查看搭配效果，解决传统2D图纸无法直观展示的问题。

• 装修方案分享：导出3D场景数据，分享给业主或施工方，实现方案可视化沟通，减少理解偏差。

3. 教育教学与学习

• 建筑专业教学：高校建筑、室内设计专业可用于教学，让学生在浏览器中学习3D建模、建筑结构知识，无需安装专业软件。

• 科普与兴趣学习：面向青少年的建筑科普工具，通过简单操作了解建筑结构，激发设计兴趣，降低3D建模学习门槛。

• 课程作业：学生可使用Pascal Editor完成建筑设计作业，快速生成3D模型，提交可视化成果。

4. 游戏与虚拟场景搭建

• 游戏场景原型：独立游戏开发者快速搭建建筑类游戏场景（如模拟经营、冒险游戏），生成3D建筑模型，导入游戏引擎使用。

• 虚拟展厅搭建：搭建线上虚拟展厅、展馆，3D展示产品或内容，适配线上展会、虚拟活动场景。

• 元宇宙场景构建：作为元宇宙空间的建筑搭建工具，快速生成虚拟建筑，适配虚拟社交、办公场景。

5. 其他场景

• 房产可视化：房产中介、开发商快速生成房源3D模型，在线展示户型结构，提升房源吸引力。

• 工程可视化：小型建筑工程的3D可视化，辅助施工交底、进度展示，降低沟通成本。

• 个人创作：建筑爱好者、设计师的个人创作工具，免费实现3D建筑设计想法，无需承担专业软件费用。

五、使用方法

Pascal Editor提供在线使用与本地开发两种方式，满足不同用户需求，操作简单易上手：

（一）在线使用（推荐，零配置）

1. 打开在线地址：访问Pascal Editor官方在线演示地址（https://editor.pascal.org），无需注册即可进入编辑界面（注册后可支持云端同步）。

2. 创建新场景

• 点击左侧工具栏的「Site」工具，在3D视口中点击创建场地（Site）节点。

• 选中场地节点，点击「Building」工具，创建建筑（Building）节点。

• 选中建筑节点，点击「Level」工具，创建楼层（Level）节点，可创建多个楼层。

3. 基础建模操作

• 绘制墙体：选中楼层节点，切换到「Wall」工具，在2D网格上拖拽鼠标绘制墙体，系统自动处理墙角切角与连接。

• 添加楼板：切换到「Slab」工具，点击楼层区域，自动生成对齐墙体的楼板，可调整厚度与高度。

• 放置构件：切换到「Item」工具，选择门窗、灯具、家具等构件，点击墙体或楼板放置，可调整尺寸与位置。

4. 编辑与调整

• 选中任意节点（墙体、楼板、构件等），右侧属性面板显示其参数，可直接修改数值（如长度、高度、厚度），实时生效。

• 使用鼠标左键旋转视角，右键平移，滚轮缩放，切换楼层模式（堆叠/爆炸/单独）查看建筑结构。

5. 保存与导出

• 场景自动保存到浏览器IndexedDB，关闭页面后重新打开可恢复。

• 点击顶部「Export」按钮，导出场景JSON数据，可分享或导入到其他设备。

（二）本地开发与部署（适合开发者）

1. 环境准备

• 安装Bun（https://bun.sh），作为包管理器与运行时。

• 克隆仓库：git clone https://github.com/pascalorg/editor.git

• 进入项目目录：cd editor

2. 安装依赖

# 安装所有依赖
bun install

3. 本地运行

# 启动开发服务器，默认端口3000
bun dev

运行成功后，打开浏览器访问 http://localhost:3000 即可使用本地版本。

4. 构建生产版本

# 构建所有包与应用
bun run build

构建产物位于 apps/editor/.next 目录，可部署到Vercel、Netlify等平台。

5. Docker部署（可选）

项目提供Docker Compose配置，可快速容器化部署：

# 启动Docker容器
docker compose up -d

访问 http://localhost:3000 即可使用。

（三）核心操作快捷键

• Ctrl/Cmd + Z：撤销操作

• Ctrl/Cmd + Y：重做操作

• 鼠标左键：旋转视角

• 鼠标右键：平移视角

• 鼠标滚轮：缩放视角

• Esc：取消当前工具/选中状态

六、常见问题解答（FAQ）

Pascal Editor是否完全免费？

是的，Pascal Editor是完全开源免费的工具，个人与商业使用均无需支付费用，代码托管于GitHub，可自由使用、修改、分发（需遵循开源协议）。

使用Pascal Editor需要安装软件吗？

不需要，Pascal Editor是纯Web应用，打开浏览器即可在线使用；开发者可克隆代码本地运行，但普通用户无需任何安装操作。

Pascal Editor支持哪些浏览器？

支持所有现代浏览器，包括Chrome、Edge、Firefox、Safari（需更新到最新版本），需浏览器支持WebGPU（Chrome 113+、Edge 113+、Firefox 119+、Safari 17+）。

场景数据保存在哪里？关闭页面会丢失吗？

默认情况下，场景数据保存在浏览器的IndexedDB中，关闭页面、刷新页面均不会丢失；注册并登录后，数据可同步到云端，支持跨设备访问。

可以导出3D模型到其他软件（如Blender、Revit）吗？

目前支持导出场景JSON数据，可用于Pascal Editor的跨设备导入；暂不直接导出FBX、OBJ、Revit格式，可通过二次开发或第三方工具实现格式转换。

编辑大型复杂场景时会卡顿吗？

Pascal Editor采用WebGPU硬件加速与脏节点渲染优化，普通电脑可流畅编辑中小型场景；大型复杂场景（如多层建筑+大量构件）可能会有轻微卡顿，建议升级显卡或简化场景细节。

如何提交bug或功能建议？

可通过GitHub Issues提交bug反馈，通过GitHub Discussions或Discord社区提交功能建议，项目团队会定期查看并处理。

可以二次开发Pascal Editor吗？

可以，项目采用开源协议，开发者可克隆代码进行二次开发、定制功能，也可将core或viewer包集成到自己的Web项目中。

Pascal Editor支持多人协作编辑吗？

目前暂不支持实时多人协作，仅支持单人编辑、数据导出分享；未来版本计划添加多人协作功能。

移动端可以使用Pascal Editor吗？

可以，移动端浏览器可打开在线地址，支持基础的建模、查看、编辑操作，但受屏幕尺寸限制，桌面端体验更完整。

七、相关链接

• GitHub仓库：https://github.com/pascalorg/editor

• 在线演示地址：https://editor.pascal.org

八、总结

Pascal Editor是一款基于React Three Fiber与WebGPU打造的开源3D建筑编辑器，凭借零安装、浏览器原生运行、高性能渲染、专业级建模能力，为建筑设计、室内装修、教育教学等领域提供了轻量化、低成本的3D设计解决方案。它采用模块化Monorepo架构，实现数据层、渲染层、应用层解耦，结合Zustand状态管理、脏节点优化、参数化建模等技术，既保证了操作的流畅性与数据的安全性，又降低了3D建筑建模的技术门槛。作为完全开源的工具，Pascal Editor打破了专业BIM软件的付费壁垒，让更多用户能够免费使用专业级3D建筑设计能力，同时支持二次开发与社区贡献，具备广阔的应用与扩展前景，是Web端3D建筑编辑领域的优质开源选择。