[發(fā)明專利]一種基于多線程并行化的3D引擎系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410342073.9
• 申請(qǐng)日: 2014-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN104102488B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張翼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無(wú)錫梵天信息技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06T1/20
• 分類號(hào): G06T1/20;G06T19/00
• 代理公司: 北京中恒高博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11249
• 代理人: 宋敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于多線程并行化的3D引擎系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展和顯卡的普及應(yīng)用，計(jì)算機(jī)游戲也得到的飛快的發(fā)展，游戲可以說(shuō)是結(jié)合了當(dāng)前時(shí)代最先進(jìn)的硬件和最近的編程思想。而一個(gè)游戲的核心是游戲引擎，它用于控制游戲功能的主要程序；游戲引擎好比汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，顯卡就是其輔助設(shè)備，沒有強(qiáng)大的發(fā)動(dòng)力，在好的汽車外觀設(shè)計(jì)也難以發(fā)揮汽車的極限，因此它決定這游戲質(zhì)量的關(guān)鍵。

引擎同時(shí)也是一個(gè)架構(gòu)，而這個(gè)架構(gòu)包含的很多功能的模塊，每個(gè)模塊管理者游戲的不同的功能實(shí)現(xiàn)。它的目的是讓開發(fā)者只做游戲邏輯的編寫，而盡量減少底層的編寫。目前有一些開源的免費(fèi)引擎和價(jià)格高昂的引擎，他們之間存在這底層工具以及兼容性不完整的問(wèn)題，對(duì)于收費(fèi)引擎雖然能實(shí)現(xiàn)較好的游戲畫面和跨平臺(tái)等各種功能，但是價(jià)格隨版本的升級(jí)和功能增多價(jià)格也不同以及后期更新維護(hù)費(fèi)較高。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在成本高、維護(hù)難度大和靈活性差等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種基于多線程并行化的3D引擎系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)成本低、維護(hù)難度小和靈活性好的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于多線程并行化的3D引擎系統(tǒng)，主要包括基于無(wú)鎖的多線程并發(fā)處理機(jī)制設(shè)置的主線程、幀更新線程、動(dòng)態(tài)加載線程和監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器線程，其中：

所述主線程，主要用于渲染上一幀中幀線程檢測(cè)到的可見性對(duì)象列表；

所述幀更新線程，與所述主線程同步，主要用于對(duì)當(dāng)前幀中的對(duì)象進(jìn)行更新；

所述動(dòng)態(tài)加載線程，主要用于動(dòng)態(tài)加載場(chǎng)景資源、模型資源、特效、OBJ文件和ANI文件；當(dāng)動(dòng)態(tài)加載線程加載完成時(shí)，通知主線程已加載場(chǎng)景資源的可用性；主線程根據(jù)動(dòng)態(tài)加載線程的通知，對(duì)相應(yīng)場(chǎng)景資源的可用性進(jìn)行判斷并通知其他線程；

所述監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器線程，主要用于遍歷所有消息，當(dāng)有線程觸發(fā)或喚醒時(shí)，接收服務(wù)器發(fā)送過(guò)來(lái)的消息包，將接收到的消息包插入到消息隊(duì)列中，供主線程處理。

進(jìn)一步地，該3D引擎系統(tǒng)，還包括能夠與所述主線程、幀更新線程、動(dòng)態(tài)加載線程和監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器線程并發(fā)處理的遮擋剔除線程；

所述遮擋剔除線程，具體包括能夠進(jìn)行遮擋剔除處理功能相似的多個(gè)線程；主要用于基于SSE加速指令以及多線程并發(fā)生成的深度緩存和需要剔除對(duì)象的包圍盒，比較剔除哪些物體是被遮擋物。

進(jìn)一步地，所述遮擋剔除線程用于基于SSE加速指令以及多線程并發(fā)生成的深度緩存和需要剔除對(duì)象的包圍盒，比較剔除哪些物體是被遮擋物的操作，具體包括：

多線程并發(fā)生成在低分辨率下的深度緩存，即一個(gè)二維的畫布，把畫布虛擬的劃分為類似九宮格的分配機(jī)制，每個(gè)格子都會(huì)提供一個(gè)線程來(lái)處理，每個(gè)格子都會(huì)生成一個(gè)深度緩沖；

按照程序分格子的個(gè)數(shù)生成一定格子數(shù)量的深度緩沖，對(duì)需要剔除對(duì)象的包圍盒和深度緩沖做比較，決定要剔除被遮擋的物體，主線程不會(huì)繪制該部分；未被剔除的對(duì)象保留其可見性。

進(jìn)一步地，所述主線程渲染上一幀中幀線程檢測(cè)到的可見性對(duì)象列表的操作，具體包括：

對(duì)三維圖形進(jìn)行渲染，對(duì)動(dòng)態(tài)加載線程加載資源的判斷，處理幀線程中更新的消息隊(duì)列；以及，

遍歷監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器線程中消息隊(duì)列、并處理響應(yīng)的消息回調(diào)函數(shù)和上層的邏輯。

進(jìn)一步地，所述主線程對(duì)三維圖形進(jìn)行渲染的操作，具體包括：

對(duì)三維圖像進(jìn)行包括光影效果、材質(zhì)渲染、UI和物理系統(tǒng)的渲染計(jì)算。

進(jìn)一步地，所述幀更新線程對(duì)當(dāng)前幀中的對(duì)象進(jìn)行更新的操作，具體包括：

對(duì)動(dòng)態(tài)加載線程中的對(duì)象進(jìn)行遮擋剔除、視錐體剔除、室內(nèi)室外的可見性剔除，更新特效、粒子和動(dòng)畫；

同時(shí)，對(duì)主線程基于物理的系統(tǒng)進(jìn)行解算。

進(jìn)一步地，所述動(dòng)態(tài)加載線程動(dòng)態(tài)加載場(chǎng)景資源、模型資源、特效、OBJ文件和ANI文件的操作中，所述場(chǎng)景資源包含靜態(tài)對(duì)象、地形、水、霧和貼花，I/O，所述模型資源主要包括角色、換裝和裝備。

進(jìn)一步地，所述監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器線程，還用于：

在沒有消息時(shí)，處于等待或睡眠狀態(tài)，直到有線程觸發(fā)或喚醒；該消息包包含消息頭和消息內(nèi)容。

進(jìn)一步地，該3D引擎系統(tǒng)，還包括能夠與所述主線程、幀更新線程、動(dòng)態(tài)加載線程、監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器線程和遮擋剔除線程匹配設(shè)置的工具編輯器。