[發(fā)明專利]一種基于Web3D的超大場(chǎng)景實(shí)時(shí)渲染裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110256005.7
• 申請(qǐng)日: 2011-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102279752A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方寶友;饒英俊;李建中;解軍;馬春宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京華電萬(wàn)通科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F9/44
• 分類號(hào): G06F9/44;H04L29/08;G06T15/00
• 代理公司: 北京雙收知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11241
• 代理人: 吳杰;左明坤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)傳輸加載裝置和方法，特別是涉及基于Web3D的超大場(chǎng)景數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)加載渲染的裝置和方法。

背景技術(shù)

如所公知的，在互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的今天，互聯(lián)網(wǎng)上的3D圖形技術(shù)(Web3D)日趨成熟，在電子商務(wù)、聯(lián)機(jī)娛樂(lè)休閑與游戲、科技與工程的可視化、教育、醫(yī)學(xué)、地理信息、虛擬社區(qū)等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。但在實(shí)際應(yīng)用中，基于B/S模式(即瀏覽器和服務(wù)端架構(gòu))的Web3D應(yīng)用發(fā)展存在兩個(gè)致命性的因素，即網(wǎng)絡(luò)帶寬和用戶客戶端的實(shí)時(shí)渲染速度。

用戶要訪問(wèn)、使用一個(gè)Web3D應(yīng)用程序，客戶端程序需要調(diào)用本地操作系統(tǒng)的底層圖形接口完成三維圖形渲染，如果每次使用都需要等待幾分鐘甚至十幾分鐘以上的時(shí)間來(lái)等待通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將三維數(shù)據(jù)從服務(wù)器端下載到本地，并在驗(yàn)證完數(shù)據(jù)完整性之后開(kāi)始渲染，那么這個(gè)應(yīng)用程序是注定要喪失用戶群體的。隨著電纜和光纖通信技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)帶寬雖有著大幅提升，但對(duì)于文件體積100MB以上超大場(chǎng)景的三維數(shù)據(jù)而言，傳輸帶寬仍是制約發(fā)展的主要瓶頸。

三維應(yīng)用在用戶終端上的使用，客戶端支持OpenGL或微軟的Direct3D(OpenGL和Direct3D都是專業(yè)的圖形編程接口，最大區(qū)別在于Direct3D是微軟Windows系統(tǒng)獨(dú)有的，而OpenGL是跨編輯語(yǔ)言、跨系統(tǒng)平臺(tái)的)是實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，在這一點(diǎn)上Web3D和PC?3D沒(méi)有區(qū)別，而OpenGL或Direct3D的運(yùn)行效率直接取決于用戶終端的硬件水平，不同的用戶終端存在高端和低端硬件配置的問(wèn)題，所以要想滿足BS模式的Web3D應(yīng)用在海量良莠不齊的用戶終端上流暢運(yùn)行，優(yōu)秀的實(shí)時(shí)渲染技術(shù)是非常關(guān)鍵的。

Web3D的應(yīng)用與基于主機(jī)的3D應(yīng)用類似，數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)也是依照?qǐng)鼍啊⒃亍?duì)象、屬性和對(duì)象間聯(lián)系逐步細(xì)化，場(chǎng)景中包括各類元素，元素的特性限定了能夠完成的方法；屬于同一類元素屬性的對(duì)象定義有不同的三維屬性，包括位置、形狀、顏色、外觀等屬性；每個(gè)對(duì)象還包括與其他對(duì)象間的連接關(guān)系，包括對(duì)象相互間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、觸發(fā)狀態(tài)，關(guān)聯(lián)層次等對(duì)象間的特征關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上缺陷，本發(fā)明目的是為Web3D的超大場(chǎng)景應(yīng)用，提供一種實(shí)時(shí)渲染裝置，解決傳輸帶寬較小不適應(yīng)實(shí)時(shí)渲染高要求的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明目的是提供一種利用本實(shí)時(shí)渲染裝置的方法，解決渲染速度慢的問(wèn)題。

本發(fā)明的超大場(chǎng)景實(shí)時(shí)渲染裝置包括數(shù)據(jù)傳輸部分和數(shù)據(jù)渲染部分，數(shù)據(jù)傳輸部分包括結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換裝置，序列化裝置，服務(wù)端線程管理裝置，數(shù)據(jù)渲染部分包括客戶端數(shù)據(jù)加載裝置，動(dòng)態(tài)顯示管理裝置；

結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換裝置，根據(jù)客戶端對(duì)場(chǎng)景對(duì)象的請(qǐng)求，將場(chǎng)景模型響應(yīng)數(shù)據(jù)的封裝結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為JSON結(jié)構(gòu)；

序列化裝置，用于將響應(yīng)數(shù)據(jù)中場(chǎng)景的模型和元素對(duì)象實(shí)例化，將實(shí)例化的對(duì)象轉(zhuǎn)換為獨(dú)立的數(shù)據(jù)流；

服務(wù)端線程管理裝置，用來(lái)將數(shù)據(jù)流分配給不同的線程，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景模型中各元素對(duì)象的并發(fā)傳輸；

客戶端數(shù)據(jù)加載裝置，用于將場(chǎng)景模型中的元素對(duì)象在客戶端實(shí)時(shí)加載，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)并發(fā)傳輸與場(chǎng)景元素加載過(guò)程同步；

動(dòng)態(tài)顯示管理裝置，用于完成客戶端實(shí)時(shí)渲染，調(diào)節(jié)客戶端系統(tǒng)資源；

其中：結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換裝置包括內(nèi)容壓縮裝置，用于排除JSON結(jié)構(gòu)封裝的數(shù)據(jù)中與場(chǎng)景數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)的XML信息數(shù)據(jù)和冗余數(shù)據(jù)，包括換行符，空格符，制表符，用于平臺(tái)兼容性的頭文件結(jié)構(gòu)；

服務(wù)端線程管理裝置包括優(yōu)先級(jí)管理裝置，用于對(duì)響應(yīng)數(shù)據(jù)中的場(chǎng)景元素對(duì)象進(jìn)行分類，根據(jù)恢復(fù)場(chǎng)景的需要設(shè)置優(yōu)先級(jí)；

動(dòng)態(tài)顯示管理裝置包括資源監(jiān)視裝置，用于監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)存或顯存的利用率，為優(yōu)化系統(tǒng)資源提供觸發(fā)條件。

客戶端數(shù)據(jù)加載裝置還包括反序列化裝置，數(shù)據(jù)提取裝置，數(shù)據(jù)加載裝置；

反序列化裝置，用于將數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為JSON結(jié)構(gòu)封裝的數(shù)據(jù)，對(duì)于轉(zhuǎn)換失敗的數(shù)據(jù)流，向序列化裝置發(fā)送重新序列化請(qǐng)求；

數(shù)據(jù)提取裝置，用于根據(jù)客戶端請(qǐng)求從JSON封裝結(jié)構(gòu)的場(chǎng)景數(shù)據(jù)中提取場(chǎng)景元素和對(duì)象；

數(shù)據(jù)加載裝置，用于實(shí)時(shí)加載場(chǎng)景元素和對(duì)象至OpenGL或Direct3D，完成各個(gè)對(duì)象的渲染。

服務(wù)端線程管理裝置還包括線程分配裝置，用于依據(jù)客戶端請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)將序列化的數(shù)據(jù)流傳遞給不同線程處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)并行傳送。

動(dòng)態(tài)顯示管理裝置還包括場(chǎng)景層次細(xì)節(jié)管理裝置，根據(jù)資源監(jiān)視裝置的控制信號(hào)，控制相機(jī)元素的視野或視距調(diào)整場(chǎng)景中組成對(duì)象的三角形的渲染效果和貼圖分辨率。