三維場景渲染方法和系統以及相關設備技術方案

本發明專利技術公開了一種三維場景渲染方法和系統以及相關設備，涉及人機交互領域。其中的三維場景渲染方法包括：云端接收終端發送的交互控制信息；云端根據交互控制信息裁剪云端對應的三維場景；云端生成裁剪后的三維場景的層次深度圖；云端將三維場景的裁剪結果和層次深度圖發送給終端，以便終端根據三維場景的裁剪結果和層次深度圖進行場景的合成。通過采用性能較強的云端完成三維場景的裁剪、采用終端合成云端發送的裁剪結果的方式，能夠提高三維場景渲染的效率，降低了對終端性能的要求。

Three dimensional scene rendering method and system and related equipment

The invention discloses a three-dimensional scene rendering method and a system and related equipment, relating to the human-computer interaction field. Including the 3D scene rendering methods: cloud interaction receiving terminal sends control information; according to the cloud interactive 3D scene control information corresponding to the cloud cut; level depth map generation after cutting the 3D scene cloud; cloud 3D scene clipping results and the level of depth map is sent to the terminal, so that the terminal according to the synthesis of 3D scene cutting result and level depth map of the scene. The performance of 3D scene rendering can be improved and the performance requirements of the terminal can be reduced by using a more powerful cloud to complete the clipping of the 3D scene and the cutting results of the cloud synthesized by the terminal synthesis.

【技術實現步驟摘要】
三維場景渲染方法和系統以及相關設備
本專利技術涉及人機交互領域，尤其涉及一種三維場景渲染方法和系統以及相關設備。
技術介紹
隨著終端及4G(第四代移動通信技術)等網絡能力的不斷提升，立體導航、虛擬會展、增強虛擬現實、移動大型多人在線(MMO，MassiveMultiplayerOnline)游戲等移動3D(3Dimensions，三維)交互式應用日益豐富，不斷帶來全新的交互式沉浸體驗。然而現代移動交互應用中的3D場景設計日趨龐大、復雜，針對復雜的3D場景進行實時、高效的空間裁剪(SpatialCulling)，進而避免繪制那些不在屏幕范圍內的3D物體，逐漸成為提升移動終端3D交互式渲染效率的關鍵手段之一。但是，當這一手段被應用于移動終端時，仍有一系列難題亟待解決。移動終端的CPU(CentralProcessingUnit，中央處理器)的內存容量、處理能力有限，當對大規模復雜3D場景進行實時的、細粒度的空間裁剪時，容易導致虛擬內存頻繁地讀入讀出，在極大消耗有限內存資源的同時降低了終端處理性能，使得移動端CPU不堪重負、響應遲鈍，難以達到實時交互響應要求。此外，移動終端的GPU一般計算性能有限，無法針對大面積屏幕像素進行實時的高級光照、著色及后處理計算，進而導致無法實時計算渲染，大大影響了三維交互式應用在移動終端的交互體驗。
技術實現思路
本專利技術實施例所要解決的一個技術問題是：如何提高三維場景的渲染效率，以滿足移動終端的三維交互式應用的使用體驗。根據本專利技術實施例的第一個方面，提供了一種三維場景渲染方法，包括：云端接收終端發送的交互控制信息；云端根據交互控制信息裁剪云端對應的三維場景；云端生成裁剪后的三維場景的層次深度圖；云端將三維場景的裁剪結果和層次深度圖發送給終端，以便終端根據三維場景的裁剪結果和層次深度圖進行場景的合成。在一個實施例中，交互控制信息包括鏡頭信息和場景設定信息；云端根據交互控制信息裁剪云端對應的三維場景包括：云端根據場景設定信息確定所要裁剪的三維場景，根據鏡頭信息和預先建立的三維場景空間索引結構裁剪三維場景。在一個實施例中，云端生成裁剪后的三維場景的層次深度圖包括：云端采用層級式Z深度的方式，生成裁剪后的三維場景的紋理映射層次深度圖。在一個實施例中，云端的三維場景為靜態三維場景；終端根據三維場景的裁剪結果和層次深度圖進行場景的合成包括：終端根據交互控制信息和建立的動態三維近景的空間索引結構對動態三維近景進行裁剪；終端根據層次深度圖將動態三維近景的裁剪結果插入到靜態三維場景的裁剪結果中對應的層次和深度，以進行場景合成。在一個實施例中，還包括：云端根據交互控制信息渲染云端對應的平面遠景畫面；云端將渲染后的平面遠景畫面信息發送給終端，以便終端根據渲染后的平面遠景畫面進行場景的合成。在一個實施例中，云端根據交互控制信息渲染云端對應的平面遠景畫面包括：云端檢索緩沖中是否已有相應的平面遠景畫面，如果有，則從緩沖中獲取已經渲染的平面遠景畫面，如果沒有，則根據交互控制信息渲染云端對應的平面遠景畫面，將渲染后的平面遠景畫面保存到緩沖中。在一個實施例中，云端檢索緩沖中是否已有相應的平面遠景畫面包括：云端對交互控制信息進行編碼，以獲得平面遠景畫面的編碼；云端根據平面遠景畫面的編碼檢索緩沖中是否已有相應的平面遠景畫面。在一個實施例中，云端對交互控制信息進行編碼包括：云端采用希爾伯特空間填充曲線編碼的方式對鏡頭的位置信息進行編碼，采用立體角有序劃分的方式對鏡頭的方向信息進行編碼，將編碼后的鏡頭位置信息和鏡頭方向信息進行哈希操作，獲得場景設定信息對應場景中的平面遠景畫面的編碼；其中，交互控制信息包括鏡頭的位置信息、鏡頭的方向信息和場景設定信息。在一個實施例中，其中，云端將三維場景的裁剪結果、層次深度圖、渲染后的平面遠景畫面信息分別編碼為獨立的碼流，并封裝為具有時間軸的復用碼流，并將復用碼流發送給終端。根據本專利技術實施例的第二個方面，提供一種用于三維場景渲染的云端服務器，包括：交互控制信息接收模塊，用于接收終端發送的交互控制信息；三維場景裁剪模塊，用于根據交互控制信息裁剪云端對應的三維場景；層次深度圖生成模塊，用于生成裁剪后的三維場景的層次深度圖；發送模塊，用于將三維場景的裁剪結果和層次深度圖發送給終端，以便終端根據三維場景的裁剪結果和層次深度圖進行場景的合成。在一個實施例中，交互控制信息包括鏡頭信息和場景設定信息；三維場景裁剪模塊用于根據場景設定信息確定所要裁剪的三維場景，根據鏡頭信息和預先建立的三維場景空間索引結構裁剪三維場景。在一個實施例中，層次深度圖生成模塊用于采用層級式Z深度的方式，生成裁剪后的三維場景的紋理映射層次深度圖。在一個實施例中，還包括：平面遠景渲染模塊，用于根據交互控制信息渲染云端對應的平面遠景畫面；發送模塊用于將渲染后的平面遠景畫面信息發送給終端，以便終端根據渲染后的平面遠景畫面進行場景的合成。在一個實施例中，平面遠景渲染模塊包括緩沖檢索單元、渲染單元和緩存單元；緩沖檢索單元用于檢索緩沖中是否已有相應的平面遠景畫面；渲染單元用于當緩沖中已有相應的平面遠景畫面時，從緩沖中獲取已經渲染的平面遠景畫面，當緩沖中沒有相應的平面遠景畫面時，根據交互控制信息渲染云端對應的平面遠景畫面；緩存單元用于將渲染后的平面遠景畫面保存到緩沖中。在一個實施例中，緩沖檢索單元包括編碼子單元和檢索子單元；編碼子單元用于對交互控制信息進行編碼，以獲得平面遠景畫面的編碼；檢索子單元用于根據平面遠景畫面的編碼檢索緩沖中是否已有相應的平面遠景畫面。在一個實施例中，編碼子單元用于采用希爾伯特空間填充曲線編碼的方式對鏡頭的位置信息進行編碼，采用立體角有序劃分的方式對鏡頭的方向信息進行編碼，將編碼后的鏡頭位置信息和鏡頭方向信息進行哈希操作，獲得場景設定信息對應場景中的平面遠景畫面的編碼；其中，交互控制信息包括鏡頭的位置信息、鏡頭的方向信息和場景設定信息。在一個實施例中，發送模塊用于將三維場景的裁剪結果、層次深度圖、渲染后的平面遠景畫面信息分別編碼為獨立的碼流，并封裝為具有時間軸的復用碼流，并將復用碼流發送給終端。根據本專利技術實施例的第三個方面，提供一種用于三維場景渲染的終端，包括：接收模塊，用于接收云端發送的靜態三維場景的裁剪結果和靜態三維場景的層次深度圖；三維近景裁剪模塊，用于根據交互控制信息和建立的動態三維近景的空間索引結構對動態三維近景進行裁剪；場景合成模塊，用于根據靜態三維場景的層次深度圖將動態三維近景的裁剪結果插入到靜態三維場景的裁剪結果中對應的層次和深度，以進行場景合成。根據本專利技術實施例的第四個方面，提供一種三維場景渲染系統，包括前述任意一種云端服務器和前述終端。本專利技術通過采用性能較強的云端完成三維場景的裁剪、采用終端合成云端發送的裁剪結果的方式，能夠提高三維場景渲染的效率，降低了對終端性能的要求。通過以下參照附圖對本專利技術的示例性實施例的詳細描述，本專利技術的其它特征及其優點將會變得清楚。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三維場景渲染方法，包括：云端接收終端發送的交互控制信息；云端根據所述交互控制信息裁剪云端對應的三維場景；云端生成所述裁剪后的三維場景的層次深度圖；云端將所述三維場景的裁剪結果和所述層次深度圖發送給終端，以便終端根據所述三維場景的裁剪結果和所述層次深度圖進行場景的合成。

【技術特征摘要】
1.一種三維場景渲染方法，包括：云端接收終端發送的交互控制信息；云端根據所述交互控制信息裁剪云端對應的三維場景；云端生成所述裁剪后的三維場景的層次深度圖；云端將所述三維場景的裁剪結果和所述層次深度圖發送給終端，以便終端根據所述三維場景的裁剪結果和所述層次深度圖進行場景的合成。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述交互控制信息包括鏡頭信息和場景設定信息；所述云端根據所述交互控制信息裁剪云端對應的三維場景包括：云端根據場景設定信息確定所要裁剪的三維場景，根據鏡頭信息和預先建立的三維場景空間索引結構裁剪所述三維場景。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述云端生成所述裁剪后的三維場景的層次深度圖包括：云端采用層級式Z深度的方式，生成所述裁剪后的三維場景的紋理映射層次深度圖。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述云端的三維場景為靜態三維場景；所述終端根據所述三維場景的裁剪結果和所述層次深度圖進行場景的合成包括：終端根據所述交互控制信息和建立的動態三維近景的空間索引結構對動態三維近景進行裁剪；終端根據所述層次深度圖將動態三維近景的裁剪結果插入到靜態三維場景的裁剪結果中對應的層次和深度，以進行場景合成。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：云端根據所述交互控制信息渲染云端對應的平面遠景畫面；云端將渲染后的平面遠景畫面信息發送給終端，以便終端根據渲染后的平面遠景畫面進行場景的合成。6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述云端根據所述交互控制信息渲染云端對應的平面遠景畫面包括：云端檢索緩沖中是否已有相應的平面遠景畫面，如果有，則從緩沖中獲取已經渲染的平面遠景畫面，如果沒有，則根據所述交互控制信息渲染云端對應的平面遠景畫面，將渲染后的平面遠景畫面保存到緩沖中。7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述云端檢索緩沖中是否已有相應的平面遠景畫面包括：云端對所述交互控制信息進行編碼，以獲得平面遠景畫面的編碼；云端根據平面遠景畫面的編碼檢索緩沖中是否已有相應的平面遠景畫面。8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述云端對所述交互控制信息進行編碼包括：云端采用希爾伯特空間填充曲線編碼的方式對鏡頭的位置信息進行編碼，采用立體角有序劃分的方式對鏡頭的方向信息進行編碼，將所述編碼后的鏡頭位置信息和鏡頭方向信息進行哈希操作，獲得場景設定信息對應場景中的平面遠景畫面的編碼；其中，所述交互控制信息包括鏡頭的位置信息、鏡頭的方向信息和場景設定信息。9.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，其中，云端將所述三維場景的裁剪結果、所述層次深度圖、渲染后的平面遠景畫面信息分別編碼為獨立的碼流，并封裝為具有時間軸的復用碼流，并將所述復用碼流發送給終端。10.一種用于三維場景渲染的云端服務器，包括：交互控制信息接收模塊，用于接收終端發送的交互控制信息；三維場景裁剪模塊，用于根據所述交互控制信息裁剪云端對...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陸音，
申請(專利權)人：中國電信股份有限公司，
類型：發明
國別省市：北京,11