CN101620740A - 交互信息生成方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D场景渲染中生成交互信息的方法，在3D场景渲染过程中，还包括：将3D场景中所有模型的纹理设置为静态交互数据纹理图，并设定信息合并方式参数；对设置了静态交互数据纹理图和信息合并方式参数的3D场景执行渲染操作，将动态交互信息合并到静态交互数据纹理图中相对应的数据单元中，以生成3D场景的交互信息映射图。本发明还涉及了一种3D场景渲染中交互信息生成系统。本发明在基于绘图引擎的3D场景渲染程序运行期间插入用于生成人机交互信息数据的逻辑代码，这些生成的交互信息被存入显存中，且与原场景画面的屏幕坐标相对应，从而在不修改应用程序的情况下生成附加的交互信息映射图，该图为交互信息驱动引擎提供了基础数据。

Description

交互信息生成方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机图像技术，尤其涉及一种在对3D场景进行渲染的过程中生成交互信息的方法及其系统。

背景技术

计算机图像技术已被广泛的应用在二维显示屏幕的图像表示，这种图像表示已经可以达到非常细致的程度。在显示屏幕上所要表示的显示对象是以图形图元为基本单位的，通过硬件或软件方式可以对这些图形图元进行图像渲染或绘图，进而得到显示屏幕中各个显示对象的视图。所谓图像渲染是指将基于对象的高级描述转换为在显示设备上显示的图形化图像的过程，以3D渲染为例，图像渲染指的是由提供绘图引擎的显卡将3D对象或场景的数学模型转换为在显示屏上显示的位图(Bitmap)图像的过程。

目前，出现了很多表现三维虚拟世界的应用程序，这些应用程序绝大多数都是基于绘图引擎的3D场景渲染程序。由于这类应用程序极富表现力，因此被广泛应用在医疗、娱乐、科研以及互联网服务等方面。以互联网服务为例，包含这类应用程序的客户终端通常会吸引大量的用户使用。这类应用程序通常都比较复杂，开发成本很高，如果在封装之后的程序上扩展应用将是非常困难且高成本的，因而在不修改封装程序的情况下自由扩充原有程序的功能成为一种需求。

发明内容

本发明的目的是提出一种3D场景渲染中生成交互信息的方法及系统，能够在基于绘图引擎的3D场景渲染程序运行期间生成人机交互信息，为开发扩展的人机交互程序提供基础信息数据。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种3D场景渲染中生成交互信息的方法，在3D场景渲染过程中，还包括以下步骤：

将所述3D场景中所有模型的纹理设置为预先生成的静态交互数据纹理图，并设定用于指定在渲染时将动态交互信息合并到所述静态交互数据纹理图的信息合并方式参数；

对设置了所述静态交互数据纹理图和信息合并方式参数的3D场景执行渲染操作，将与所述模型对应的动态交互信息合并到所述静态交互数据纹理图中相对应的数据单元中，以在显示缓存中生成所述3D场景的交互信息映射图。

进一步的，预先生成静态交互数据纹理图的操作可以包括：

先由扩展的上层应用需求确定交互信息的内容分量，按照预设精度的分辨率生成位图作为静态交互数据纹理图，并将所述分量中静态交互信息分量保存到该位图中，使图中每个像素所确定的数据单元中保存与该像素对应的静态交互信息。

进一步的，所述设定交互信息合并方式的操作包括：

先由扩展的上层应用需求确定交互信息各内容分量的数学运算合并方式，并根据所述数学运算合并方式将这些运算的操作、操作数和操作顺序设定到绘图引擎中。

进一步的，在对设置了所述静态交互数据纹理图的3D场景执行渲染操作之前，还可以包括去除渲染特效参数的操作，并在对设置了所述静态交互数据纹理图的3D场景执行渲染操作之后，恢复所述渲染特效参数。

为实现上述目的，本发明还提供了一种3D场景渲染中交互信息生成系统，包括：

纹理设置模块，用于将所述3D场景中所有模型的纹理设置为预先生成的静态交互数据纹理图；

合并参数设置模块，用于设定用于指定在渲染时将动态交互信息合并到所述静态交互数据纹理图的信息合并方式参数；

渲染模块，用于对设置了所述静态交互数据纹理图和信息合并方式参数的3D场景执行渲染操作，将与所述模型对应的动态交互信息合并到所述静态交互数据纹理图中相对应的数据单元中，以在显示缓存中生成所述3D场景的交互信息映射图。

进一步的，系统还可以包括静态交互数据纹理图生成模块，用于由扩展的上层应用需求确定交互信息的内容分量，按照预设精度的分辨率生成位图作为静态交互数据纹理图，并将所述分量中静态交互信息分量保存到该位图中，使图中每个像素所确定的数据单元中保存与该像素对应的静态交互信息。

进一步的，系统还可以包括：

第一渲染状态重设模块，用于在对设置了所述静态交互数据纹理图的3D场景执行渲染操作之前，去除渲染特效参数的影响；

第二渲染状态重设模块，用于对设置了所述静态交互数据纹理图的3D场景执行渲染操作之后，恢复所述渲染特效参数的影响。

基于上述技术方案，本发明在基于绘图引擎的3D场景渲染程序运行期间插入用于生成人机交互信息数据的逻辑代码，这些生成的交互信息被存入显示缓存，且与原场景画面的屏幕坐标相对应，从而在不修改应用程序的情况下生成附加的交互信息映射图，该图为交互信息驱动引擎提供了基础数据。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明3D场景渲染中生成交互信息的方法的一实施例的流程示意图。

图2为本发明方法实施例的一个应用实例的流程示意图。

图3为本发明交互信息映射图的示意图。

图4为本发明显示缓存与显示屏之间的关系示意图。

图5为本发明应用中读取交互信息的方法的一实例的流程示意图。

图6为本发明3D场景渲染中交互信息生成系统的一实施例的结构示意图。

图7为本发明3D场景渲染中交互信息生成系统的另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

在描述本发明技术方案之前，先给出一些技术名词的解释，如下：

绘图引擎：控制计算机显卡运作的程序接口；

3D场景：三维虚拟空间在观察时刻的状态；

3D模型：构成3D场景的三维模型，如：地表、建筑物、车等；

纹理：被绘图引擎应用到模型表面用以表现模型纹理的位图；

纹理色：纹理位图指定像素点的颜色值；

渲染：将3D场景变为平面图片的工作，由绘图引擎操作显卡完成；

渲染状态：渲染模型时所用的特效参数值；

反射、漫射：使渲染后模型表面上的一点带有周围模型颜色的成分；

透明：使渲染后模型表面上的一点带有被其遮挡的模型相应点的颜色成分；

雾：使渲染后模型表面上的一点带有某种特定颜色成分；

渲染目标：存放渲染结果的缓冲区域；

分辨率：指定面积内的像素数。

显存：用于存放显示处理过程中的临时数据的缓冲存储区。

如图1所示，为本发明3D场景渲染中生成交互信息的方法的一实施例的流程示意图。在绘图引擎实现的3D场景渲染流程中，还包括以下步骤：

步骤101、将3D场景中所有模型的纹理设置为预先生成的静态交互数据纹理图；

步骤102、设定用于指定在渲染时将动态交互信息合并到所述静态交互数据纹理图的信息合并方式参数；

步骤103、对设置了所述静态交互数据纹理图和信息合并方式参数的3D场景执行渲染操作(也称附加渲染操作)，将与所述模型对应的动态交互信息合并到所述静态交互数据纹理图中相对应的数据单元中，以在显示缓存中生成所述3D场景的交互信息映射图。

在预先生成静态交互数据纹理图时，将该图预设为固定的分辨率，以便绘图引擎在渲染后按照此分辨率精度将3D场景中各个模型的表面分作多个数据单元，并在该图的每个数据单元(像素)的高位保存该数据单元对应的模型表面坐标偏移值作为静态交互信息，低位留空用于渲染时填充动态交互信息数据。以此生成的静态交互数据纹理图在渲染3D场景时被用于所有模型的表面。所谓静态交互信息是指不需要在渲染过程中确认的交互信息，例如点对应的模型表面坐标、点所属模型表面区域号，点的交互类型信息等，与其相对，动态交互信息是指需要在渲染过程中确认的交互信息，例如3D模型的标识号、3D模型所属的类别、3D模型所关联的场景或模型等。

本发明实施例可以在不修改原应用程序的情况下嵌入到一般的3D场景渲染过程中，接下来通过图2的应用实例进一步进行说明。该应用实例包括以下的流程：

步骤201、对3D物体进行摆放，即对3D场景中各个3D模型的位置进行设置，并且设定各个3D模型的纹理。

步骤202、设定3D场景的渲染状态，这里的渲染状态为一些具体的特效参数，例如反射、漫射、透明或者雾等，这些渲染状态会在渲染后的场景画面中表现出来。

步骤203、如果需要在该3D场景中生成交互信息，则对3D场景的渲染状态进行重新设定，以将所有的特效参数设置为不对渲染发生作用。

步骤204、由扩展的上层应用需求确定交互信息的内容分量，按照预设精度的分辨率生成位图，即该3D场景中的静态交互数据纹理图，其中各个数据单元中既保存该数据单元对应的内容分量中静态交互信息的分量，同时也可以保留用于保存在渲染过程中确认的动态交互信息的空位。

步骤205、将3D场景中所有模型的纹理设置为步骤204中预先生成的静态交互数据纹理图。

步骤206、设定用于指定在渲染时将动态交互信息合并到所述静态交互数据纹理图的信息合并方式参数。该参数的设定由扩展的上层应用需求来确定交互信息各内容分量的数学运算合并方式，并根据所述数学运算合并方式将这些运算的操作、操作数和操作顺序设定到绘图引擎中。

步骤207、调用绘图引擎对设置了该静态交互数据纹理图和信息合并方式参数的3D场景执行渲染操作，将与所述模型对应的动态交互信息合并到所述静态交互数据纹理图中相对应的数据单元中，以在显示缓存中生成所述3D场景的交互信息映射图。交互信息映射图1的构成如图3所示，其大小与显示屏幕一致，每一个数据单元2中都包括该数据单元对应的静态交互信息和动态交互信息。

步骤208、恢复原有3D场景的渲染状态，即重新设置特效参数为有效，并恢复原有3D场景中各个模型的纹理。

步骤209、调用绘图引擎对该3D场景执行渲染操作，将原场景画面渲染到显示缓存中的渲染目标。

在本实例中，步骤201、202以及209是原应用程序的渲染流程，从步骤203-208则是嵌入的本发明实施例，当判断需要生成交互信息时，在正常的渲染流程前加入本发明实施例的交互信息生成流程，就可以实现对原应用程序的交互能力的扩展。

通过以上的渲染流程，在显示缓存中存入了画面的渲染目标4和交互信息映射图1，参见图4所示，这两种渲染目标通过显示屏幕坐标关联起来，如：渲染目标4所展现的景象中屏幕坐标为(x1，y1)位置上的点所对应的信息被保存在交互信息映射图1中对应位置的像素中。在对3D场景的渲染完成后，用户可以直接观看到渲染目标4所展示出的场景画面，而交互信息映射图1对用户不可见，且与该渲染目标4相关联。

在本发明实施例的另一应用实例中，步骤204-206中可以将静态交互信息设置在高位，并通过相加操作将动态交互信息写入低位。这种合并方式仅为仅为一种生成交互信息的方式的示例，不应理解为对交互信息写入方式的限定，任何其他可以将交互信息写入数据单元的方式(例如将屏幕坐标设置在低位，通过相加将交互信息写入高位等)都在本发明的保护范围内。

在本发明实施例的另一应用实例中，生成静态交互数据纹理图的操作还可以在渲染状态重新设定之前进行，生成静态交互数据纹理图的时机与与上层应用的需求有关，也就是说所述被插入的附加渲染流程可以在任意需要的时机被运行。

在图2的应用实例中先生成交互信息映射图，再生成原来的画面的渲染目标。在其他的应用实例中，原来的画面的渲染目标的生成过程可以在交互信息映射图生成之前，或者嵌在多个交互信息映射图生成过程中。

步骤203中通过重设表达渲染状态的渲染特效参数来消除通过渲染获得的交互信息映射图时渲染特效参数的影响，在进行原场景画面的渲染前，通过步骤208恢复特效参数，从而确保原场景画面的准确展现。如果在原场景画面中，3D场景的特效参数已被预先设置为不发挥作用，则不需要在生成交互信息的流程中加入重设和恢复渲染特效参数的步骤。

下面再通过图5来说明本发明应用中读取交互信息的方法的一个实例，该实施例包括以下步骤：

步骤301、根据上层应用程序的请求获取相应的屏幕坐标，例如响应鼠标的移动动作，获取对应的屏幕坐标；

步骤302、读取显示缓存内存储的交互信息映射图中与屏幕坐标对应的静态交互信息和动态交互信息。

通过3D场景渲染中生成交互信息，在显示缓存中就保存了画面的渲染目标，以及与其通过屏幕坐标相关联的一个或多个交互信息映射图。当获得了屏幕坐标时，绘图引擎就可以从一个或多个交互信息映射图中该屏幕坐标所对应的数据单元里提取出一个或多个静态和动态交互信息。

以游戏场景举例，当用户在上层的游戏应用程序中用鼠标指针选择某个3D模型(例如树等)时，该鼠标指针的屏幕坐标会被系统采集到，并且系统会在显示缓存中查找该屏幕坐标是否对应有交互信息映射图中的静态交互信息(例如模型平面上的坐标x，y)和动态交互信息(例如模型标识a)，如果有，则读取该交互信息，从而使系统能够了解到鼠标指针当前所指的位置是模型标识为a的模型的x，y位置，从而便于上层的游戏应用程序进行更复杂的处理。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

如图6所示，为本发明3D场景渲染中交互信息写入系统的一实施例的结构示意图。在本实施例中，系统至少包括纹理设置模块5、合并参数设置模块6和渲染模块7。其中纹理设置模块5用于将3D场景中所有模型的纹理设置为预先生成的静态交互数据纹理图。合并参数设置模块6用于设定用于指定在渲染时将动态交互信息合并到所述静态交互数据纹理图的信息合并方式参数。渲染模块7用于对设置了所述静态交互数据纹理图和信息合并方式参数的3D场景执行渲染操作，将与所述模型对应的动态交互信息合并到所述静态交互数据纹理图中相对应的数据单元中，以在显存中生成所述3D场景的交互信息映射图。

如图7所示，为本发明3D场景渲染中交互信息写入系统的另一实施例的结构示意图。与上一实施例相比，本实施例还包括静态交互数据纹理图生成模块8，该模块用于由扩展的上层应用需求确定交互信息的内容分量，按照预设精度的分辨率生成位图作为静态交互数据纹理图，并将所述分量中静态交互信息分量保存到该位图中，使图中每个像素所确定的数据单元中保存与该像素对应的静态交互信息。

在本实施例中，还可以包括第一渲染状态重设模块和第二渲染状态重设模块，其中第一渲染状态重设模块用于在对设置了所述静态交互数据纹理图的3D场景执行渲染操作，去除渲染特效参数的影响。第二渲染状态重设模块用于对设置了所述静态交互数据纹理图的3D场景执行渲染操作之后，恢复所述渲染特效参数的影响。

本发明实施例在基于绘图引擎的3D场景渲染程序运行期间插入用于生成人机交互信息数据的逻辑代码，这些生成的交互信息被存入显示缓存，且与原场景画面的屏幕坐标相对应，从而在不修改应用程序的情况下生成附加的交互信息映射图，该图为交互信息驱动引擎提供了基础数据。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1、一种3D场景渲染中生成交互信息的方法，在3D场景渲染过程中，还包括以下步骤：

将所述3D场景中所有模型的纹理设置为预先生成的静态交互数据纹理图，并设定用于指定在渲染时将动态交互信息合并到所述静态交互数据纹理图的信息合并方式参数；

对设置了所述静态交互数据纹理图和信息合并方式参数的3D场景执行渲染操作，将与所述模型对应的动态交互信息合并到所述静态交互数据纹理图中相对应的数据单元中，以在显示缓存中生成所述3D场景的交互信息映射图。

2、根据权利要求1所述的3D场景渲染中生成交互信息的方法，其中预先生成静态交互数据纹理图的操作包括：

先由扩展的上层应用需求确定交互信息的内容分量，按照预设精度的分辨率生成位图作为静态交互数据纹理图，并将所述分量中静态交互信息的分量保存到该位图中，使图中每个像素所确定的数据单元中保存与该像素对应的静态交互信息。

3、根据权利要求1所述的3D场景渲染中生成交互信息的方法，其中所述设定交互信息合并方式的操作包括：

先由扩展的上层应用需求确定交互信息各内容分量的数学运算合并方式，并根据所述数学运算合并方式将这些运算的操作、操作数和操作顺序设定到绘图引擎中。

4、根据权利要求1所述的3D场景渲染中生成交互信息的方法，其中对设置了所述静态交互数据纹理图的3D场景执行渲染操作之前，还包括去除渲染特效参数的操作，并在对设置了所述静态交互数据纹理图的3D场景执行渲染操作之后，恢复所述渲染特效参数。

5、一种3D场景渲染中交互信息生成系统，包括：

纹理设置模块，用于将所述3D场景中所有模型的纹理设置为预先生成的静态交互数据纹理图；

合并参数设置模块，用于设定用于指定在渲染时将动态交互信息合并到所述静态交互数据纹理图的信息合并方式参数；

渲染模块，用于对设置了所述静态交互数据纹理图和信息合并方式参数的3D场景执行渲染操作，将与所述模型对应的动态交互信息合并到所述静态交互数据纹理图中相对应的数据单元中，以在显示缓存中生成所述3D场景的交互信息映射图。

6、根据权利要求5所述的3D场景渲染中交互信息生成系统，其中还包括静态交互数据纹理图生成模块，用于由扩展的上层应用需求确定交互信息的内容分量，按照预设精度的分辨率生成位图作为静态交互数据纹理图，并将所述分量中静态交互信息分量保存到该位图中，使图中每个像素所确定的数据单元中保存与该像素对应的静态交互信息。

7、根据权利要求5所述的3D场景渲染中交互信息生成系统，其中还包括：

第一渲染状态重设模块，用于在对设置了所述静态交互数据纹理图的3D场景执行渲染操作之前，去除渲染特效参数的影响；

第二渲染状态重设模块，用于在对设置了所述静态交互数据纹理图的3D场景执行渲染操作之后，恢复所述渲染特效参数的影响。

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