一种三维场景渲染方法及引擎系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115239863A(43)申请公布日2022.10.25(21)申请号202210962559.7(22)申请日2022.08.11(71)申请人西安空天仿真科技有限公司地址710000陕西省西安市高新区科技五路3号橡树星座B座20楼01号(72)发明人肖波张磊刘鹏珍曹畅(74)专利代理机构西安铭泽知识产权代理事务所(普通合伙)61223专利代理师韩晓娟(51)Int.Cl.G06T15/00(2011.01)权利要求书2页说明书10页附图6页(54)发明名称一种三维场景渲染方法及引擎系统(57)摘要本发明公开了一种三维场景渲染方法，属于三维图形渲染技术领域，包括：获取场景渲染所需要的场景元素，采用自适应二叉树算法组织场景元素，构建自适应二叉树，根据自适应二叉树节点包含的包围球和包围盒与视锥体的位置关系，进行节点及节点分支下节点可见性判断，采用渲染序列完特定的渲染过程，将多个渲染序列组成渲染组的渲染方式，将可见的节点及节点分支送入渲染管道进行复杂图元的渲染。该方法按照功能和任务的不同分为核心功能模块和扩展功能模块，充分发挥现代图形处理器的优势，进一步提高渲染的效率和质量。CN115239863ACN115239863A权利要求书1/2页1.一种三维场景渲染方法，其特征在于，包括：获取场景渲染所需要的场景元素；采用自适应二叉树算法组织场景元素，构建自适应二叉树；根据自适应二叉树节点包含的包围球和包围盒与视锥体的位置关系，进行节点及节点分支下节点可见性判断；将可见的节点及节点分支封装后进行渲染；其中，在渲染过程中，将表示一个特定渲染过程并且包含渲染元素的渲染序列，组成一个渲染组，完成渲染任务。2.如权利要求1所述的一种三维场景渲染方法，其特征在于，所述获取场景渲染所需要的场景元素，包括：网格、材质、纹理、动画。3.如权利要求1所述的一种三维场景渲染方法，其特征在于，所述构建自适应二叉树的过程，包括：将与坐标轴对齐且覆盖整个场景的包围盒作为根节点；执行递归剖分函数，将当前的包围盒用一个垂直于三个主坐标轴之一的最优分割面分开，作为当前节点的两个子节点；分别对两个子节点继续采用最优分割面进行细分，直到节点中的面的数量达到预定阈值或树的深度上限。4.如权利要求3所述的一种三维场景渲染方法，其特征在于，所述最优空间分割面，包括：采用随机采样方法，确定用于分割的候选面数据集；采用评分函数对候选面数据集中的每个候选面进行评分，分数最高者则为最优分割面。5.如权利要求1所述的一种三维场景渲染方法，其特征在于，根据自适应二叉树节点包含的包围球和包围盒与视锥体的位置关系，进行节点及节点分支下节点可见性判断，包括：判断节点的包围球和视锥体的位置关系；如果包围球位于视锥体内，直接送入渲染管道进行绘制；如果包围球位于视锥体之外，停止对该分支上的节点的可见性判断；当包围球与视锥体相交时，判断节点的包围盒与视锥体的位置关系；如果包围盒位于视锥体内，将该节点及其分支节点直接送入渲染管道进行制；如果包围盒位于视锥体外，则停止对该节点及其分支子节点的可见性判断；如果包围盒与视锥体相交，则遍历子节点，对子节点同样进行基于包围球和包围盒的可见性判断。6.如权利要求5所述的一种三维场景渲染方法，其特征在于，所述判断节点的包围球和视锥体的位置关系，包括：计算包围球球体中心到视锥体的6个平面的距离；如果距离的绝对值小于包围球球体的半径，那么包围球球体与视锥体平面相交；如果距离大于0，那么包围球球体位于视锥体平面的前侧；如果距离小于0，那么球体位于视锥体背面，绝对在视锥体之外。2CN115239863A权利要求书2/2页7.如权利要求5所述的一种三维场景渲染方法，其特征在于，所述判断节点的包围盒与视锥体的位置关系，包括：用三个最小值和三个最大值来定义包围盒；然后将该包围盒的8个顶点与视锥体进行比较；如果所有的点在视锥体内，那么说明这个包围盒位于视锥体内；如果包围盒至少有一个顶点不在视锥体内，则说明包围盒与视锥体相交；如果包围盒所有的点都在特定的视锥体平面的背面，包围盒位于视锥体的外面。8.一种三维场景渲染引擎系统，其特征在于，包括：资源管理子模块，用于提供场景渲染所需要的场景元素；场景管理子模块，采用自适应二叉树算法组织场景元素，构建自适应二叉树；根据自适应二叉树节点包含的包围球和包围盒与视锥体的位置关系，进行节点及节点分支下节点可见性判断；渲染管理子模块，将可见的节点及节点分支封装后进行渲染；其中，在渲染过程中，将表示一个特定渲染过程并且包含渲染元素的渲染序列，组成一个渲染组，完成渲染任务。9.如权利要求8所述的一种三维场景渲染引擎系统，其特征在于，还包括基础图元管理子模块，用于将基础图元封装成较为复杂的图元，