[發明專利]一種面向低時延交互的微場景分級分時繪制優化方法

有效

• 申請號: 202111450580.0
• 申請日: 2021-12-01
• 公開（公告）號: CN113888704B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 展亞南;李輝;姚立;梁石;徐仁;施曉東;樂意;周旭;陶天陽;王一迪;倪蘇東;夏鑫成;張亞軍;鄭欣洋;劉天宇
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十八研究所
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T15/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種面向低時延交互的微場景分級分時繪制優化方法，包括：1、將城市演訓活動多維空間劃分為物理空間、實體空間、應用空間三級；2、設計渲染架構；3、建立通道節點和資源節點的關系依賴，渲染通道將資源作為輸入讀取，同時將數據寫入到資源；4、定義渲染通道的執行順序，通過渲染框架在全局角度上進行資源調度和渲染優化。本發明實現城市演訓活動中微場景的精細化展現，為演訓指揮員提供基于微觀目標特征的多種視覺效果，在城市演訓活動的小規模演訓行動過程中，能為演訓指揮員提供基于微觀目標特征的多種演訓視覺效果，快速聚焦到特定區域內的戰場環境中，精確掌握演訓場景情況，快速決策并實施行動控制。

技術領域

本發明屬于城市演訓信息系統領域，尤其涉及一種面向低時延交互的微場景分級分時繪制優化方法。

背景技術

城市演訓活動中，演訓指揮員及演訓成員對城市地面建筑、尤其是地下設施中的水管、電網等實時感知能力較差，難以快速形成對城市環境的感知優勢，嚴重威脅演訓成員生存能力。通過突破城市演訓活動多維空間信息結構模型構建及展現技術，實現城市演訓環境孿生重構，才能撥開城市迷霧，在城市演訓活動復雜環境下為演訓指揮員提供基于微觀目標特征的多種演訓視覺效果，特別是需具備對地面建筑、地下坑道、水文氣象、路網、電網、氣網、管道等城市細節要素的精細展現能力，滿足演訓指揮員與城市場景的實時交互需求，進一步提升虛擬戰場環境的真實感和精細程度。

城市演訓活動多維空間信息的實時展現需要以復雜且精細的城市微場景的高效繪制為基礎，目前對于場景繪制效率優化主要以LOD預處理及高效遮擋剔除為主要思路，但這兩項技術均無法解決海量場景對象之間相似性低問題，進而難以進行材質合批處理，從而導致GPU因頻繁變更繪制狀態而產生的性能瓶頸，且該性能瓶頸無法通過局部優化方法消除。這就需要從面向城市演訓活動應用的角度明確城市演訓活動多維空間信息結構的概念內涵，針對要素繁多的城市演訓活動多維空間信息，從統一概念視角進行結構內涵、要素組成和領域劃分的分層分級分時，從全局出發設計出新的引擎框架，從而在渲染是實現演訓應用角度的資源調度和渲染優化。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于提供一種實現城市演訓活動中微場景的精細化展現，為演訓指揮員提供基于微觀目標特征的多種視覺效果的面向低時延交互的微場景分級分時繪制優化方法。

技術方案：本發明的面向低時延交互的微場景分級分時繪制優化方法，包括如下步驟：

步驟1：城市演訓活動多維空間結構劃分，構建實時圖形繪制引擎框架，將城市演訓活動多維空間結構劃分為物理空間、實體空間和應用空間，其中，在物理空間上，建立Z維（垂直）、XY維（平面）、T維（時間維）資源庫并形成資源視圖；在實體空間上設計需要展示的城市空間目標的分析表達框架；在應用空間上從指揮員視角設計專題態勢圖層；

步驟2：設計渲染架構：在框架底層的基本渲染模塊與上層的特效、地形模塊之間添加一層中間層，抽象圖形API中的通道概念，將具有相同功能和資源輸入輸出的流水線合并為一個抽象的通道節點，將渲染引擎向圖形環境請求的內容流水線資源和為實現渲染算法而分配的資源抽象成資源節點；

步驟3：建立通道節點和資源節點的關系依賴，渲染通道將資源作為輸入讀取，同時將數據寫入到資源；

步驟4：定義渲染通道的執行順序，通過渲染框架在全局角度上進行資源調度和渲染優化，分別按照物理空間渲染展示平面維度、垂直維度以及時間維度上的城市演訓活動微場景；按照實體空間渲染展示城市空間目標；按照應用空間渲染展示演訓應用專題態勢。

物理空間即“3+1維時空”空間（三個空間維度加上一個時間維度），可定義為：TS =（X,Y,Z,T）。物理空間描述了空間實體的位置分布和時間屬性，可劃分為垂直維度（Z維）、平面維度（X,Y維）和時間維度（T維）。

實體空間是指存在于城市演訓活動物理空間內的客觀實體，即時空實體。時空實體幫助演訓成員了解其所處城市環境現階段各實體狀態極其關系，并預測其后期發展。