CN102654830A - 利用纹理排料方式优化显存空间的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用纹理排料方式优化显存空间的方法，将OpenGL ES中的部分三维渲染函数封装成一个图形引擎库，图形引擎库中的每个对象对应一个显存空间用于存储所绘制的纹理内容；获取对象纹理空间的步骤包括：a.申请符合绑定成纹理的大小的显存空间并绑定成纹理；b.根据对象的大小从已经绑定成纹理的显存空间中获取一个矩形区域，矩形区域不能和已经被别的对象占用的区域重叠；c.每个对象对应一个显存空间内的一个矩形区域用于存储所绘制的纹理内容。本发明将一个显存空间分配为多个矩形区域，每个矩形区域均对应一个对象，并存储该对象的纹理内容，大大提高了显存空间的利用率。

Description

利用纹理排料方式优化显存空间的方法

技术领域

本发明涉及电子领域，尤其涉及一种利用纹理排料方式优化显存空间的方法。

背景技术

OpenGL(Open Graphics Library，开放的图形程序函数)是一个调用方便的底层图形库，用于二维(2D)或者三维(3D)图像。OpenGLES(OpenGL for Embedded Systems)由桌面OpenGL子集组成，是OpenGL三维图形API(Application Programming Interface，调用程序编程函数)的子集，针对手机、PDA和游戏主机等嵌入式设备而设计，它创造了软件与图形加速之间的底层交互函数。OpenGL ES等三维渲染技术广泛应用于嵌入式软件的开发过程，用于满足数字娱乐产品对绘图、动画等图形进行渲染的需求，使得数字娱乐产品具有三维展示效果和三维用户界面。

但是，利用OpenGL对图像进行三维操作需要绑定成纹理才行，OpenGL中能绑定成纹理的显存空间大小只能是2ⁿ×2^m(0≤n≤10，0≤m≤10，2¹⁰＝1024)，在实际中不可能每张图片的大小都是2ⁿ×2^m的。如果不是2ⁿ×2^m的大小的纹理，需要给它绑定一个长宽都不小于它的2ⁿ×2^m显存空间才可以产生出可用的纹理空间，因此浪费了比较大的空间。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种利用纹理排料方式优化显存空间的方法，提高显存空间的利用率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种利用纹理排料方式优化显存空间的方法，将OpenGL ES中的部分三维渲染函数封装成一个图形引擎库，所述图形引擎库中的每个对象对应一个显存空间用于存储所绘制的纹理内容；获取对象纹理空间的步骤包括：

a.申请符合绑定成纹理的大小的显存空间并绑定成纹理；

b.根据对象的大小从已经绑定成纹理的显存空间中获取一个矩形区域，所述矩形区域不能和已经被别的对象占用的区域重叠；

c.每个对象对应一个显存空间内的一个矩形区域用于存储所绘制的纹理内容。

其中，删除对象纹理空间的步骤包括：

a.获取一个临时的显存空间；

b.将需要删除的对象所在的显存空间中的内容全部拷贝到临时显存空间内；

c.把在这个显存空间上的其他对象根据它们的大小重排所属的矩形区域；

d.排列完成后从临时显存空间中把属于各个对象的纹理内容拷贝回去。

其中，所述的每个对象对应的一个显存空间的大小为1024×1024。

其中，在获取一个大小是w×h(0≤w≤1024，0≤h≤1024)的对象所用的矩形区域时，可以把它模型化成是一个w×h的矩形零件；所述显存空间内的矩形区域的排列遵循最低水平线法。

其中，所述的最低水平线法包括以下步骤：

(1)每当要排入一个矩形件时，如果长或者宽大于1024转(8)，否则选序号为index＝0的纹理空间板块；

(2)在序号为index的纹理空间板块的最高轮廓线上选取最低的一段水平线，如果有若干段，则选取最左边的那段；

(3)如果纹理空间板块的高度小于轮廓线的高度加矩形零件的高度则转(5)，否则，将该矩形件在此位置排放；如果该段线的宽度大于要排入矩形件的宽度，更新最高轮廓线，转(7)；否则转(4)；

(4)查询与最低水平线段相邻的左、右几段水平线，将最低水平线提升至与之相邻且高度较低的一段平齐，同时更新最高轮廓线，转(7)；

(5)该纹理板块中找不到可以排矩形区域，index加1，如果存在序号为index的纹理空间板块则转(2)，否则转(6)；

(6)申请一个1024×1024的显存空间并绑定成纹理，板块的序号为index，如果申请失败转(8)，否则转(2)；

(7)得到一个矩形区域，结束；

(8)得到矩形区域失败，结束。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的纹理渲染中针对不是2ⁿ×2^m的大小的纹理，需要给它绑定一个长宽都不小于它的2ⁿ×2^m显存空间才可以产生出可用的纹理空间，因此浪费了比较大的空间，本发明通过将一个对象对应的一个显存空间进行细化分配，将一个显存空间分配为多个矩形区域，每个矩形区域均对应一个对象，并存储该对象的纹理内容，大大提高了显存空间的利用率。

进一步地，本发明还通过设置一个临时显存空间，并利用这个临时显存空间来恢复经过删除一个矩形区域后的显存空间内的纹理内容，使得删除任意一个矩形区域内的纹理内容均不会影响显存空间内其它矩形区域内的纹理内容，方便可靠。

附图说明

图1是本发明利用纹理排料方式优化显存空间的方法中获取对象纹理空间的步骤流程图；

图2是本发明利用纹理排料方式优化显存空间的方法中删除对象纹理空间的步骤流程图；

图3是本发明的一个纹理空间的最低水平线法处理过程示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，本发明利用纹理排料方式优化显存空间的方法，将OpenGL ES中的部分三维渲染函数封装成一个图形引擎库，所述图形引擎库中的每个对象对应一个显存空间用于存储所绘制的纹理内容；获取对象纹理空间的步骤包括：

a.申请符合绑定成纹理的大小的显存空间并绑定成纹理；

b.根据对象的大小从已经绑定成纹理的显存空间中获取一个矩形区域，所述矩形区域不能和已经被别的对象占用的区域重叠；

c.每个对象对应一个显存空间内的一个矩形区域用于存储所绘制的纹理内容。

本发明通过将一个对象对应的一个显存空间进行细化分配，将一个显存空间分配为多个矩形区域，每个矩形区域均对应一个对象，并存储一个对象的纹理内容，大大提高了显存空间的利用率。

请参阅图2，本发明的删除对象纹理空间的步骤包括：

a.获取一个临时的显存空间；

b.将需要删除的对象所在的显存空间中的内容全部拷贝到临时显存空间内；

c.把在这个显存空间上的其他对象根据它们的大小重排所属的矩形区域；

d.排列完成后从临时显存空间中把属于各个对象的纹理内容拷贝回去。

本发明还通过设置一个临时显存空间，并利用这个临时显存空间来恢复经过删除一个矩形区域后的显存空间内的纹理内容，使得删除任意一个矩形区域内的纹理内容均不会影响显存空间内其它矩形区域内的纹理内容，方便可靠。

上述的每个对象对应的一个显存空间的大小为1024×1024。

在获取一个大小是w×h(0≤w≤1024，0≤h≤1024)的对象所用的矩形区域时，可以把它模型化成是一个w×h的矩形零件；所述显存空间内的矩形区域的排列遵循最低水平线法。

上述的最低水平线法包括以下步骤：

(1)每当要排入一个矩形件时，如果长或者宽大于1024转(8)，否则选序号为index＝0的纹理空间板块；

(2)在序号为index的纹理空间板块的最高轮廓线上选取最低的一段水平线，如果有若干段，则选取最左边的那段；

(3)如果纹理空间板块的高度小于轮廓线的高度加矩形零件的高度则转(5)，否则，将该矩形件在此位置排放；如果该段线的宽度大于要排入矩形件的宽度，更新最高轮廓线，转(7)；否则转(4)；

(4)查询与最低水平线段相邻的左、右几段水平线，将最低水平线提升至与之相邻且高度较低的一段平齐，同时更新最高轮廓线，转(7)；

(5)该纹理板块中找不到可以排矩形区域，index加1，如果存在序号为index的纹理空间板块则转(2)，否则转(6)；

(6)申请一个1024×1024的显存空间并绑定成纹理，板块的序号为index，如果申请失败转(8)，否则转(2)；

(7)得到一个矩形区域，结束；

(8)得到矩形区域失败，结束。

下面，以一个优选的具体实施例来说明本发明的实现方式：

根据数字娱乐设备的需要，把OpenGL ES中的部分三维渲染函数封装成一个图形引擎库(EVGE：EVideo Graphic Engine)，提供给调用程序调用，方便调用程序的编写、提高应用系统的稳定性和易维护性。并在图形引擎的实现过程中利用排料技术优化显存纹理空间。

一、显存空间高效管理

由于OpenGL中能绑定成纹理的显存空间大小只能是2n×2m(0≤n，m≤10，210＝1024)，但是在实际中不可能每张图片的大小都是2n×2m的。为了高效利用内存空间，引入纹理排料的方法。

每个对象需要一个显存空间来存储所绘制的纹理内容，在添加对象时，如果调用程序提供的纹理数据不是2ⁿ×2^m大小，则要先把所述纹理数据的长和宽向上扩展成2ⁿ×2^m，申请一个2ⁿ×2^m大小的显存空间绑定成纹理，然后在所述显存空间的某个区域填上所述纹理数据，接着就可以利用所述显存空间的这个区域的内容来做三维运动效果。所述纹理数据是指图像中各个像素点的ARGB值。

采用上述方式绑定纹理需要占用较大的显存空间，特别对嵌入式这种显存空间比较紧缺的系统来说造成了比较大的浪费，因此在所述图形引擎中引入矩形排料方法来管理显存空间；把要使用到的显存空间先申请过来，所述图形引擎管理和使用所述申请的显存空间。所述图形引擎初始化时，申请临时的显存空间，供删除操作使用。在调用程序的运行过程中，所述图形引擎都不去释放已经申请的显存空间，也不去解绑定所述显存空间所绑定的纹理。当要添加对象但已申请的显存空间不够用时，所述图形引擎再申请一个新的1024×1024显存空间并把它绑定成纹理，如果申请不到则说明空间已经不够，无法给此对象分配空间了。当调用程序调用所述图形引擎的反初始化函数进行反初始化时，首先把绑定的纹理解绑定，然后释放掉初始化时所申请的显存空间。

在调用程序运行过程中，创建对象申请显存空间和删除对象删除显存空间都将采用在引擎库中自己实现的矩形排料方法从已经申请并绑定过纹理的显存空间中获取一个矩形区域或调整各个对象所占区域来进行，然后对象的操作都在它所占用的那个区域中进行。采用排料时，引擎中申请显存空间时都是申请1024×1024大小的，矩形区域是指对象要利用某个绑定成纹理的显存空间中的某块(一个矩形区域)来存绘制的内容，然后对象的绘制和内容改变都在矩形区域中进行。

1.获取一个对象纹理空间

获取一个大小是w×h(0≤w，h≤1024)的对象所用的矩形区域时，可以把它模型化成是一个w×h的矩形零件，问题的目标是在引擎初始化时所申请的若干个1024×1024的纹理空间中找到一个w×h矩形区域，把这个零件排上去，找到一个矩形区域，该区域不能和已排的零件占用的区域有重叠部分。

引擎中采用的是“最低水平线法”(Lowest horizontal Line algorithm)来排放对象的矩形件，在引擎库初始化时设置各个纹理空间(1024×1024的正方形材料块)的初始最高轮廓线为板材最下面的底边。

具体步骤如下

(1)每当要排入一个矩形件R时，如果长或者宽大于1024转(8)，否则选序号为index＝0的纹理空间板块；

(2)在序号为index的纹理空间板块的最高轮廓线上选取最低的一段水平线，如果有若干段，则选取最左边的那段：

(3)如果纹理空间板块的高度小于轮廓线的高度加矩形零件的高度则转(5)，否则，将该矩形件在此位置排放；如果该段线的宽度大于要排入矩形件的宽度，更新最高轮廓线，转(7)；否则转(4)；

(4)查询与最低水平线段相邻的左、右几段水平线，将最低水平线提升至与之相邻且高度较低的一段平齐，同时更新最高轮廓线，转(7)；

(5)该纹理板块中找不到可以排矩形区域，index加1，如果存在序号为index的纹理空间板块则转(2)，否则转(6)；

(6)申请一个1024×1024的显存空间并绑定成纹理，板块的序号为index，如果申请失败转(8)，否则转(2)；

(7)得到一个矩形区域，结束。

(8)得到矩形区域失败，结束。

请参阅图3，该图中较简述了“最低水平线法”的基本处理过程，是以一个纹理空间为例，包括以下步骤：

a.初始状态，轮廓线为板材底部；

b.排放1号object，轮廓线变为两段水平线；

c.排放2号object，轮廓线变为三段水平线；

d.排放3号object，轮廓线变为四段水平线；

e.排放4号object，发生了轮廓线的提升；

f.重新找出当前最低水平线重排4号object。

2.删除一个对象纹理空间

删除一个大小是w×h(0≤w，h≤1024)的对象所用的矩形区域时，并没有删除该对象所使用显存纹理空间。只是把它所占用的区域置为可用；但是简单的置为可用并不能让它真正可用，因为按照所采用的“最低水平线法”添加新的对象时，置为可用的区域并不能真正被用到(轮廓线没有发生变化)。鉴于此，置为可用时把所删除的对象所占用的区域对应的纹理空间板块中的剩余的对象重排一下他们占用的矩形区域。但重排后各个对象所占用的矩形区域里面所填充的东西并不是自己的东西，比如A是100×100大小的，B是200×200。本来A占用一个显存板块的(10，20，110，120)这个区域，里面填充的内容都是红色的，B占用了这个显存板块的(120，20，320，120)区域，里面填充的是绿色，其他区域都是蓝色的。假如经过重排后A占用(0，0，100，100)，B占用(101，10，301，210)。那么A里面就不全是红色的，B里面也不是全部都是绿色的，内容发生了变化。所以采用申请一个1024×1024的显存空间专门用来做临时空间；删除对象时，把这个对象所占用的矩形区域所在的纹理空间板块的内容全部拷贝到临时显存空间上，然后把该纹理空间板块里面剩余的对象的区域全部重排一下，继而从临时空间中把对应的内容拷贝回各个对象的区域中。把属于各个对象的内容弄回到他所占用的矩形区域中，因为经过调整后，对象的矩形区域可能发生了变化，里面的内容不是原来对象显示的内容了。

所述利用纹理排料方法优化显存空间的方法，在数字娱乐产品的实际开发过程中，与把每个对象都用拓展成2ⁿ×2^m的方法相比，有较大的提升，用扩展方法需要60M的显存空间；采用纹理排料方法后只要大概只要44M的显存空间。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种利用纹理排料方式优化显存空间的方法，将OpenGL ES中的部分三维渲染函数封装成一个图形引擎库，所述图形引擎库中的每个对象对应一个显存空间用于存储所绘制的纹理内容；

其特征在于，获取对象纹理空间的步骤包括：

a.申请符合绑定成纹理的大小的显存空间并绑定成纹理；

b.根据对象的大小从已经绑定成纹理的显存空间中获取一个矩形区域，所述矩形区域不能和已经被别的对象占用的区域重叠；

c.每个对象对应一个显存空间内的一个矩形区域用于存储所绘制的纹理内容。

2.根据权利要求1所述的利用纹理排料方式优化显存空间的方法，其特征在于：删除对象纹理空间的步骤包括：

a.获取一个临时的显存空间；

b.将需要删除的对象所在的显存空间中的内容全部拷贝到临时显存空间内；

c.把在这个显存空间上的其他对象根据它们的大小重排所属的矩形区域；

d.排列完成后从临时显存空间中把属于各个对象的纹理内容拷贝回去。

3.根据权利要求1或2所述的利用纹理排料方式优化显存空间的方法，其特征在于，所述的每个对象对应的一个显存空间的大小为1024×1024。

4.根据权利要求3所述的利用纹理排料方式优化显存空间的方法，其特征在于，在获取一个大小是w×h(0≤w，h≤1024)的对象所用的矩形区域时，把对象模型化成是一个w×h的矩形零件；所述显存空间内的矩形区域的排列遵循最低水平线法。

5.根据权利要求4所述的利用纹理排料方式优化显存空间的方法，其特征在于，所述的最低水平线法包括以下步骤：

(1)每当要排入一个矩形件时，如果长或者宽大于1024转(8)，否则选序号为index＝0的纹理空间板块；

(2)在序号为index的纹理空间板块的最高轮廓线上选取最低的一段水平线，如果有若干段，则选取最左边的那段；

(3)如果纹理空间板块的高度小于轮廓线的高度加矩形零件的高度则转(5)，否则，将该矩形件在此位置排放；如果该线段的宽度大于要排入矩形件的宽度，更新最高轮廓线，转(7)；否则转(4)；

(4)查询与最低水平线段相邻的左、右几段水平线，将最低水平线提升至与之相邻且高度较低的一段平齐，同时更新最高轮廓线，转(7)；

(5)该纹理板块中找不到可以排矩形区域，index加1，如果存在序号为index的纹理空间板块则转(2)，否则转(6)；

(6)申请一个1024×1024的显存空间并绑定成纹理，板块的序号为index，如果申请失败转(8)，否则转(2)；

(7)得到一个矩形区域，结束；

(8)得到矩形区域失败，结束。

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