[發(fā)明專利]一種基于WebGL可編輯大場景漸進(jìn)式實(shí)時渲染方法

有效

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• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111369656B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郁明;李浪;馬軻
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州群核信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 陳繼亮

本發(fā)明公開了一種基于WebGL可編輯大場景漸進(jìn)式實(shí)時渲染方法，涉及3D實(shí)時渲染領(lǐng)域，所述方法包括：1、基于BVH空間結(jié)構(gòu)的層級空間關(guān)系管理；2、漸進(jìn)式場景繪制。本發(fā)明的有益效果為：保留原始場景設(shè)計模型，支持可編輯更新操作，對大型三維場景進(jìn)行漸進(jìn)式渲染繪制，在不同能力的設(shè)備下、不同規(guī)模大小場景下，使得三維交互實(shí)時渲染環(huán)境保持流暢。在酷家樂設(shè)計工具的圖形系統(tǒng)中，使用該技術(shù)使得用戶可以在瀏覽器環(huán)境中對大場景進(jìn)行設(shè)計編輯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D實(shí)時渲染的領(lǐng)域，具體涉及一種基于瀏覽器運(yùn)行的3D大場景實(shí)時渲染技術(shù)。

背景技術(shù)

三維場景是圖形可視化應(yīng)用的基礎(chǔ)，隨著業(yè)務(wù)的深入，更加細(xì)化的設(shè)計，三維的數(shù)據(jù)量和場景越來越大。對于設(shè)計軟件，數(shù)據(jù)的更新要求使得數(shù)據(jù)需要獨(dú)立存在，也更不利于數(shù)據(jù)合并等優(yōu)化降低對硬件DrawCall數(shù)量的需求。另一方面，尤其是基于瀏覽器的WebGL三維顯示技術(shù)，可以充分發(fā)揮硬件和底層圖形接口的能力有限。比如還不能使用高級的OpenGL/DirectX/Valken等底層圖形接口特性，多核/多線程使用有限，相比本地軟件Javascript/瀏覽器有額外比較高的運(yùn)行時消耗。作為普通的行業(yè)用戶，通常使用的電腦設(shè)備都比較大眾化。在軟件使用便利性的同時，對于三維場景的實(shí)時渲染就提出了很大的挑戰(zhàn)，速度和流暢性不夠就無法正常進(jìn)行交互的圖形應(yīng)用場景，尤其是設(shè)計編輯類的應(yīng)用場景。

一類靜態(tài)場景瀏覽得應(yīng)用，場景數(shù)據(jù)是靜態(tài)不變的，傳統(tǒng)的做法是通過預(yù)處理對數(shù)據(jù)進(jìn)行輕量化減少數(shù)據(jù)量和分級LOD數(shù)據(jù)，降低DrawCall數(shù)量來提高繪制效率的優(yōu)化來達(dá)到高效的三維大場景渲染。比如，對場景內(nèi)的各模型進(jìn)行數(shù)據(jù)合并，對貼圖進(jìn)行合并，對數(shù)據(jù)進(jìn)行提取進(jìn)行實(shí)例化繪制，模型LOD多級數(shù)據(jù)。有的使用服務(wù)器或者本地，進(jìn)行離線預(yù)處理。有的在軟件加載數(shù)據(jù)的時候，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。還有的通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和LOD分批加載。這些方法基本上是通過提高繪制效率，數(shù)據(jù)的LOD表示來提高可實(shí)時渲染的場景大小。即便如此，當(dāng)設(shè)備能力是一定的情況下，也只提升可支持的場景的一定大小量，仍舊容易碰到場景大小的性能問題，受到軟件、硬件的能力和處理效率的限制。同時，對于能力低下的設(shè)備，比如移動設(shè)備，筆記本電腦，也是如此。

酷家樂家裝設(shè)計軟件，是基于Web的三維圖形設(shè)計編輯軟件。在瀏覽器中基于WebGL運(yùn)行的三維圖形系統(tǒng)中對家裝設(shè)計方案進(jìn)行實(shí)時渲染，提供用戶進(jìn)行設(shè)計編輯操作。方案的數(shù)據(jù)，包含各種形狀的幾何圖形，大量模型的Mesh幾何形狀，家裝方案通常需要進(jìn)行墻面、地面鋪貼，各種有圖案花紋的擺設(shè)和家具，因此方案還包含大量的紋理貼圖。在編輯過程中需要對幾何，位置，紋理貼圖等分別進(jìn)行編輯修改，這些操作都是實(shí)時的交互性地操作，可在三維環(huán)境中進(jìn)行操作并獲得實(shí)時場景的更新反饋。對于家裝設(shè)計行業(yè)，從普通的二居室、三居室，隨著業(yè)務(wù)和細(xì)分領(lǐng)域的發(fā)展，工裝辦公室、超市、倉庫等有更大的設(shè)計面積和數(shù)據(jù)量。另外，在設(shè)計區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行更加深入的設(shè)計，比如可定制的柜體，墻板等。設(shè)計元素和細(xì)化程度進(jìn)一步提高，數(shù)據(jù)量也不斷增加。

對于設(shè)計編輯應(yīng)用，數(shù)據(jù)是動態(tài)的，是在編輯過程中產(chǎn)生的和修改更新的。三維場景的數(shù)據(jù)對象，對應(yīng)單獨(dú)的業(yè)務(wù)實(shí)體對象，在軟件中需要進(jìn)行獨(dú)立的操作，比如高亮，顯示/隱藏等。時機(jī)上不能進(jìn)行事先預(yù)處理。數(shù)據(jù)量大，經(jīng)常性地數(shù)據(jù)更新也不適合在運(yùn)行時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和復(fù)制產(chǎn)生合并優(yōu)化的數(shù)據(jù)。尤其是對于家裝設(shè)計軟件，三維場景中的幾何對象類型比較豐富，更有大量的貼圖紋理需要顯示渲染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種基于WebGL可編輯大場景漸進(jìn)式實(shí)時渲染方法，保留原始場景設(shè)計模型，支持可編輯更新操作，對大型三維場景進(jìn)行漸進(jìn)式渲染繪制，在不同能力的設(shè)備下、不同規(guī)模大小場景下，使得三維交互實(shí)時渲染環(huán)境保持流暢。在酷家樂設(shè)計工具的圖形系統(tǒng)中，使用該技術(shù)使得用戶可以在瀏覽器環(huán)境中對大場景進(jìn)行設(shè)計編輯。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的：這種基于WebGL可編輯大場景漸進(jìn)式實(shí)時渲染方法，包括以下步驟：

步驟1：基于BVH空間結(jié)構(gòu)的層級空間關(guān)系管理，包括以下步驟：