[發(fā)明專利]一種基于二維和三維一體化矢量渲染引擎的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310596598.0
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN103606184A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設計）人: 賀楷鍇;張立;周耀學;衛(wèi)東;程方;鄧躍進;宋愛紅;范業(yè)穩(wěn);魏延峰;朱偉奇;張龍;黃俊韜;陳勝鵬;許振華;曹斌;蘇俊
• 申請（專利權）人: 武大吉奧信息技術有限公司
• 主分類號: G06T15/10
• 分類號: G06T15/10;G06T11/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權代理有限公司 11340
• 代理人: 劉黎明

技術領域

本發(fā)明屬于對地觀測與導航技術領域，更具體是涉及計算機上二、三維空間矢量數(shù)據(jù)可視化過程中的渲染裝置，可用于地理信息系統(tǒng)與服務的應用開發(fā)。

背景技術

二、三維矢量渲染是計算機圖形技術應用的一個重要方面。矢量渲染引擎是指將矢量數(shù)據(jù)以渲染原語渲染到位圖或者顯示設備上。二維矢量渲染引擎通過定義線寬、線型、顏色、填充類型等渲染原語來達到多樣化渲染二維矢量數(shù)據(jù)的目的。三維矢量渲染引擎通過定義三角形、頂點索引、顏色、紋理坐標等渲染原語來達到多樣化渲染三維矢量數(shù)據(jù)的目的。

二維矢量渲染引擎，如GDI，GDI+，Agg，Skia，Cario等一般是基于CPU直接實現(xiàn)的，它們具備以二維渲染原語渲染矢量數(shù)據(jù)的能力。但受限于CPU整數(shù)運算器，基于CPU運算的二維矢量渲染引擎的圖形渲染性能不如基于GPU的三維矢量渲染引擎。三維矢量渲染引擎，如OpenGL，Direct3D，OpenGL?ES，WebGL等都是基于GPU硬件實現(xiàn)的，它們具有非常高的渲染性能，更好的渲染效果，也更加節(jié)能。雖然各種三維引擎都是以三維矢量渲染原語為基礎，但是不同的三維渲染引擎在調用接口上比較迥異。為了提高二維矢量渲染的性能，一些二維矢量渲染引擎也具備使用GPU硬件加速的能力，實際上是將三維矢量渲染引擎內置于二維矢量渲染引擎的內部，二維矢量渲染引擎將二維渲染原語轉換成三維渲染原語并直接調用三維渲染引擎渲染出結果，如Skia，Cario等二維矢量渲染引擎就具備這樣的硬件加速能力。

在地理信息系統(tǒng)領域，一些三維場景應用中需要在某個平面上渲染出二維圖形，也就是需要同時使用到三維和二維矢量渲染引擎的能力。然而，計算機二維、三維矢量渲染引擎在引擎的輸入數(shù)據(jù)類型、渲染原語定義上存在區(qū)別，導致二維、三維一體化矢量渲染難以達到理想的效果，比較突出的問題有：

1）目前常用的二維矢量渲染引擎和一些操作系統(tǒng)平臺或者硬件平臺耦合比較緊密，這導致使用二維矢量渲染引擎的圖形軟件在不同平臺上移植的時候需要更高的成本。

2）在同一圖形軟件中，如果同時使用基于GPU硬件加速的二維矢量渲染引擎渲染二維場景，使用三維矢量渲染引擎渲染三維場景時可能會導致不同或者多個三維矢量渲染引擎因使用GPU硬件出現(xiàn)沖突。

3）通常情況下，將二維矢量數(shù)據(jù)渲染到三維場景中都是先渲染二維矢量數(shù)據(jù)為位圖，然后轉換成紋理并渲染到三維場景中，其性能較低并且降低了矢量數(shù)據(jù)最終顯示的效果。

為此，針對上述技術問題，本發(fā)明提供一種二、三維一體化矢量渲染引擎的裝置，所述引擎提供繪制原語轉換功能，即將二維繪制原語轉換成三維繪制原語，二維繪制原語是功能的輸入，三維繪制原語是功能的輸出。三維矢量數(shù)據(jù)直接調用三維矢量渲染引擎完成渲染，二維矢量數(shù)據(jù)將經(jīng)過一體化渲染引擎分線、面、圖片和文字不同類型處理形成三維繪制原語，然后由三維矢量渲染引擎完成最終渲染，中間并不生成位圖，從而達到二、三維一體化快速顯示的目的。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明實現(xiàn)了一種二維和三維一體化矢量渲染引擎的裝置和方法，提供繪制原語轉換功能，即將二維繪制原語轉換成三維繪制原語，二維繪制原語是功能的輸入，三維繪制原語是功能的輸出，如圖1所示，所述引擎完成二維矢量數(shù)據(jù)和三維矢量數(shù)據(jù)的渲染，三維矢量數(shù)據(jù)直接調用三維矢量渲染引擎完成渲染，二維矢量數(shù)據(jù)將經(jīng)過一體化渲染引擎分線、面、圖片和文字不同類型處理形成三維繪制原語，然后由三維矢量渲染引擎完成最終渲染，如圖2所示。

線渲染通過定義顏色、線寬、線型語義來渲染折線、曲線矢量數(shù)據(jù)。線繪制原語轉換根據(jù)顏色、線寬、線型轉換為三維繪制原語，一個帶顏色值的頂點數(shù)組和一個索引數(shù)組就是線繪制原語到三維繪制原語轉換的結果，線原語轉換過程需要根據(jù)線的類型轉換線的端頭為平頭或者圓頭，如果是圓頭則需要插入多個頂點形成三角形扇形模擬端頭的圓弧，相應的頂點和索引應加入頂點和索引數(shù)組形成更為復雜的三維渲染原語；對于多段折線也需要在線段間銜接處生成圓弧銜接的扇形，平角銜接類型的線型需要考慮線段夾角為銳角時會計算出的尖頭。