CN105023289A - 图形图像三维处理平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种图形图像三维处理平台包括：公共模块，所述功能模块用于实现平台的公共功能；音效处理模块，所述音效处理模块用于进行音效处理，负责虚拟环境各类声音处理、播放；资源管理模块，所述资源管理模块用于负责各类美术资料整理、解压，为平台提供统一的资源处理接口；引擎渲染模块，所述引擎渲染模块用于进行渲染处理；效果模块，所述效果模块用于基于用户的选择进行效果处理；引擎文件操作模块，所述引擎文件操作模块用于对引擎文件进行操作处理，实现了支持其他平台，渲染速度较块，渲染效率较高，渲染帧数较高，渲染效果较好的技术效果。

Description

图形图像三维处理平台

技术领域

本发明涉及图形图像处理领域，尤其涉及一种图形图像三维处理平台。

背景技术

游戏引擎是指一些已编写好的可编辑电脑游戏系统或者一些交互式实时图像应用程序的核心组件，这些系统为游戏设计者提供各种编写游戏所需的各种工具，其目的在于让游戏设计者能容易和快速地做出游戏程式而不用由零开始，大部分都支持多种操作平台，如Linux、Mac OS X、微软Windows，游戏引擎包含以下系统：渲染引擎（即“渲染器”，含二维图像引擎和三维图像引擎）、物理引擎、碰撞检测系统、音效、脚本引擎、电脑动画、人工智能、网络引擎以及场景管理。

目前3D图形引擎有一些，实现技术也有一些差别，如使用API有基于OpenGL、DX等，由于这些不同导致各引擎都有各自存在的不足。

总结不足：仅支持Windows下的渲染，对其他平台支持不足；OpenGL渲染非常慢；引擎整体渲染效率不高，偶尔会出现卡顿，渲染帧数较低；引擎渲染效果不够好，有花边、锯齿；功能单一，缺少对周边功能支持，很少有成体系化的；对3Dmax、Maya等设计软件支持不够。

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的目前3D图形引擎存在对其他平台支持不足，渲染速度较慢，渲染效率不高，渲染帧数较低，渲染效果较差的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种图形图像三维处理平台，解决了现有的目前3D图形引擎存在对其他平台支持不足，渲染速度较慢，渲染效率不高，渲染帧数较低，渲染效果较差的技术问题，实现了支持其他平台，渲染速度较块，渲染效率较高，渲染帧数较高，渲染效果较好的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种图形图像三维处理平台，所述平台包括：

公共模块，所述功能模块用于实现平台的公共功能；

音效处理模块，所述音效处理模块用于进行音效处理，负责虚拟环境各类声音处理、播放；

资源管理模块，所述资源管理模块用于负责各类美术资料整理、解压，为平台提供统一的资源处理接口；

引擎渲染模块，所述引擎渲染模块用于进行渲染处理；

效果模块，所述效果模块用于基于用户的选择进行效果处理；

引擎文件操作模块，所述引擎文件操作模块用于对引擎文件进行操作处理。

进一步的，所述公共模块具体包括：加密模块，提供MD5、RSA相关加密验证算法；通用日志和收集模块，提供规范日志记录接口；数据库模块完成数据库API接口封住；文件下载模块负责从服务器下载相应资源文件，支持断点续传下载；内存管理模块负责整个引擎开发内存管理；压缩模块负责文件序列化压缩。

进一步的，所述资源管理模块还用于动态预加载各类资源到平台内存。

进一步的，所述引擎渲染模块包含2D、3D模型相关渲染，其中引擎效果渲染系统包含特效系统，特效系统完成各种特殊效果虚拟仿真，光源系统完成各类光源模拟。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了将图形图像三维处理平台设计为包括：公共模块，所述功能模块用于实现平台的公共功能；音效处理模块，所述音效处理模块用于进行音效处理，负责虚拟环境各类声音处理、播放；资源管理模块，所述资源管理模块用于负责各类美术资料整理、解压，为平台提供统一的资源处理接口；引擎渲染模块，所述引擎渲染模块用于进行渲染处理；效果模块，所述效果模块用于基于用户的选择进行效果处理；引擎文件操作模块，所述引擎文件操作模块用于对引擎文件进行操作处理的技术方案，所以，有效解决了现有的目前3D图形引擎存在对其他平台支持不足，渲染速度较慢，渲染效率不高，渲染帧数较低，渲染效果较差的技术问题，进而实现了支持其他平台，渲染速度较块，渲染效率较高，渲染帧数较高，渲染效果较好的技术效果。

附图说明

图1是本申请实施例一中图形图像三维处理平台的组成示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种图形图像三维处理平台，解决了现有的目前3D图形引擎存在对其他平台支持不足，渲染速度较慢，渲染效率不高，渲染帧数较低，渲染效果较差的技术问题，实现了支持其他平台，渲染速度较块，渲染效率较高，渲染帧数较高，渲染效果较好的技术效果。

本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下：

采用了将图形图像三维处理平台设计为包括：公共模块，所述功能模块用于实现平台的公共功能；音效处理模块，所述音效处理模块用于进行音效处理，负责虚拟环境各类声音处理、播放；资源管理模块，所述资源管理模块用于负责各类美术资料整理、解压，为平台提供统一的资源处理接口；引擎渲染模块，所述引擎渲染模块用于进行渲染处理；效果模块，所述效果模块用于基于用户的选择进行效果处理；引擎文件操作模块，所述引擎文件操作模块用于对引擎文件进行操作处理的技术方案，所以，有效解决了现有的目前3D图形引擎存在对其他平台支持不足，渲染速度较慢，渲染效率不高，渲染帧数较低，渲染效果较差的技术问题，进而实现了支持其他平台，渲染速度较块，渲染效率较高，渲染帧数较高，渲染效果较好的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一：

在实施例一中，提供了一种图形图像三维处理平台，请参考图1，所述平台包括：

公共模块，所述功能模块用于实现平台的公共功能；

音效处理模块，所述音效处理模块用于进行音效处理，负责虚拟环境各类声音处理、播放；

资源管理模块，所述资源管理模块用于负责各类美术资料整理、解压，为平台提供统一的资源处理接口；

引擎渲染模块，所述引擎渲染模块用于进行渲染处理；

效果模块，所述效果模块用于基于用户的选择进行效果处理；

引擎文件操作模块，所述引擎文件操作模块用于对引擎文件进行操作处理。

其中，在本申请实施例中，所述公共模块具体包括：加密模块，提供MD5、RSA相关加密验证算法；通用日志和收集模块，提供规范日志记录接口；数据库模块完成数据库API接口封住；文件下载模块负责从服务器下载相应资源文件，支持断点续传下载；内存管理模块负责整个引擎开发内存管理；压缩模块负责文件序列化压缩。

其中，在本申请实施例中，所述资源管理模块还用于动态预加载各类资源到平台内存。

其中，在本申请实施例中，所述引擎渲染模块包含2D、3D模型相关渲染，其中引擎效果渲染系统包含特效系统，特效系统完成各种特殊效果虚拟仿真，光源系统完成各类光源模拟。

其中，在本申请实施例中，本申请中的图形渲染引擎，是应用于虚拟现实制作和虚拟现实系统开发的一种图形图像三维处理软件平台，本平台功能强大、算法独特，能够支持多功能模块和高精度显示，本平台的技术指标比现在的行业指标更加先进，实现了可渲染编程管线在虚拟现实中的使用，渲染帧数达到至少30帧/秒，比使用固定渲染管线技术渲染帧数提高一倍以上，软件质量稳定性、高效性分别达到99.9%、99%，稳定性和高效性分别提高7%、9%，渲染的效果更加逼真，虚拟场景的真实感更强烈，处理帧数提高后渲染更加流畅、高效；本平台完善了设计、虚拟与仿真之间的工作流，实现了产品从概念设计、数字模型、方案评估、生产试制到市场营销的数字化虚拟应用，提升企业项目开发管理效率。除了针对公司自身行业互联网游戏娱乐产品的开发外，该解决方案广泛适用于高端制造、能源、国防军工、航空航天、教育科研、城市规划及建筑环艺、生物医学等行业领域的虚拟仿真，可应用在虚拟展示、虚拟设计、方案评审、虚拟装配、虚拟实训等工作环节。

（1）、虚拟展示

本平台可用于企业成果的展示环节，实现虚拟数字化样机等比展示，用于产品设备三维模型的结构展示，原理展示，工作模拟中。

（2）、虚拟设计

在企业产品的设计开发阶段，运用本平台可实现直观展示产品的设计效果，并对设计方案进行评审及验证，缩短产品开发周期。

（3）、方案评估

本平台可用于评估和验证大型复杂工程中规划、设计、管理的可维护性和可操作性，加快设计修正效率，提高设计评审质量。

（4）、虚拟装配

通过使用各类交互设备，本平台可实现产品零部件的虚拟拆装、剖切显示、虚拟测量等模拟操作，减少制作等比模型所带来的成本和时间损耗。

（5）、虚拟实训

本平台可用于企业及教育科研机构的虚拟实训中，通过对3D模型进行360度旋转、内部结构展示、运行原理仿真、技术特点展示等，进行交互式虚拟培训，提高培训效率，节省训练场地及经费。

（6）、体验营销

本平台可通过对企业产品的立体交互展示，方便客户直观了解企业的产品功能及细节，在交互式体验中，产生消费动机。

其中，在本申请实施例中，本申请中的平台技术核心为：

多线程渲染完美支持；

引入渲染服务器端概念，实现多端协作渲染，有效提高了图形渲染效率、质量；

采用高拓展性设计，高效支持图形图像在各个领域的应用，如：游戏、城市规划、机械制造、航空航天等；

引入插件设计机制，可以将引起作为渲染引擎，附加到主流设计工具，实现设计工具兼容使用；

通过将GPU加入渲染辅助，大大提升了引擎的渲染效率和效果；

其中，在本申请实施例中，本平台的技术指标比现在的行业指标更加先进，渲染的效果更加逼真，虚拟场景的真实感更强烈，处理帧数提高后渲染更加流畅。

本平台完成可渲染编程管线在虚拟现实中的使用，渲染帧数达到至少30帧/秒，比使用固定渲染管线技术渲染帧数提高一倍以上，软件质量稳定性、高效性分别达到99.9%、99%，稳定性和高效性分别提高7%、9%。

（二）平台的技术特点

1、平台的创新性

实现了超大场景的渲染，实现了可编程渲染管线的使用,多核心处理器支持,对于处理器敏感的引擎子系统都针对当前多核心处理器进行了优化。创新性表现在：

（1）完整的植物与地表生成系统：植物的表现会严格符合地面坡度、海拔高度、生长密度等自然规则，既可以快速自然生成，也能手动自由添加单独元素。

（2）实时软粒子系统与完整的特效编辑器：软粒子技术能大大简化爆炸、烟火、烟雾等极其复杂特效的创建，能反应其他物体、风、重力等的影响，并与光线、阴影交互。

（3）渲染引擎针对图形流水线所开发的硬件加速底层3DAPI 接口技术,它最大程度地模拟了图形流水线,能充分发挥了硬件功能。虚拟现实一体化图形分为三部分:场景管理模块、渲染系统模块和资源管理模块,通过封装机制将图形引擎接口由解析空间抽象到了问题空间,简化了图形引擎的使用，提高了图形学算法代码的可重复使用。

本平台使用所见即所得的编辑器处理场景，自定义的文件管理系统，支持固定管线和非固定管线渲染，使用动态实时光影、静态光影、景深技术、法线贴图、多层纹理混合技术等，实现了预设的多重功能，如支持模型设计编辑功能，能修改模型姿态、纹理、材质属性，支持多语言包，拥有自己的数据压缩格式，支持高精度1:1 实物大小显示等，本平台功能强大、算法独特，能够支持多功能模块和高精度显示，就目前行业采用的虚拟现实技术来看，是一款居于国内行业领先地位的技术产品。

3、技术的兼容性

随着虚拟现实技术在城市规划、军事训练等方面的应用，在建模与绘制方法、交互方式和系统构建等方面，对技术本身提出了更高要求，从行业发展看，虚拟现实技术与其他相关技术不断融合。

(1)动态环境建模技术：虚拟环境的建立是VR 技术的核心内容，动态环境建模技术在于获取现实环境数据，按照需要建立虚拟环境模型。

(2)三维图形实时生成显示技术： VR 依赖于立体显示和传感器技术的发展，三维图形实时生成显示技术有待突破。

(3)适人化、智能化人机交互设备：虽然头盔和数据手套等设备能够增强临境感，但并未真正达到沉浸交互目的。采用自然的视、听、触觉和语言等交互方式，会有效地提高玩家与虚拟现实交互的效果。

(4)网络分布式虚拟现实的研究与应用：是指多个用户在一个计算机网络集合中，利用新型的人机交互设备介入计算机系统，产生多维的、适人化应用的虚拟情景环境。分布式虚拟环境系统除了满足复杂虚拟环境计算的需求外，还满足分布式仿真与协同工作对共享虚拟环境的需求。

(5) 高级光影技术使用

支持实时动态全局光照，支持延迟光照，实现了自然光照与动态软阴影结合，支持体积化视野范围雾化，支持常规贴图与位移贴图(时差映射贴图)，支持人眼适应与高动态范围(HDR)光照技术，实现了原始动态模糊与景深。

(6) 场景音效支持

支持虚拟场景中数据驱动音效系统，动态音效与交互音乐，自然环境音效，场景匹配的音效；

核心技术即为关键点和保护点，如下：

多线程渲染支持；引入渲染服务器端概念，实现多端协作渲染，有效提高了图形渲染效率、质量；采用高拓展性设计，高效支持图形图像在各个领域的应用，如：游戏、城市规划、机械制造、航空航天等；引入插件设计机制，可以将引起作为渲染引擎，附加到主流设计工具，实现设计工具兼容使用；通过将GPU加入渲染辅助，大大提升了引擎的渲染效率和效果。

其中，在本申请实施例中，本平台包括：公共模块、音效处理模块、资源管理模块、渲染模块、效果模块、文件操作模块，相关模块具体说明如下：

公共模块是引擎开发过程中基础、通用模块的一个统称，该模块大致细分为加密模块，提供MD5、RSA相关加密验证算法，确保系统安全；通用日志和收集模块，提供规范日志记录接口，方便问题收集，各种引擎在各产品上的使用情况；数据库模块完成数据库API接口封住，方便安全、快捷调用;文件下载模块负责从服务器下载相应资源文件，支持断点续传下载；内存管理模块负责整个引擎开发内存管理，如内存垃圾回收，以避免内存泄露；lzma压缩模块负责文件序列化压缩；

音效模块，负责虚拟环境各类声音处理、播放，如人、动物、物体碰撞、爆炸等各种声音，从听觉上触动人心，达到身灵其境效果；

资管管理模块负责各类美术资料整理、解压，为引擎提供统一的资源处理接口，方便系统调用，该模块还能够动态预加载各类资源到系统内存，确保系统高效性；

引擎渲染模块包含2D、3D模型相关渲染，其中引擎效果渲染系统包含特效系统（粒子系统、曲面、水波、凹凸纹理、环境光效果等），该系统完成各种特殊效果虚拟仿真、光源系统完成太阳、灯光等各类光源模拟，可以完美呈现白天、黑夜相关各时段光源效果、阴影系统完成通过光源系统照射形成对应角度的阴影成像模拟、纹理系统完成各种物体表面模拟、动画系统负责动态系统生成和播放，使动画物体具备栩栩如生效果、地形系统模拟平地、道路、山丘等各种地形系统、物理系统负责处理物体下落、碰撞、打击等相具备物理属性的运动等。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

由于采用了将图形图像三维处理平台设计为包括：公共模块，所述功能模块用于实现平台的公共功能；音效处理模块，所述音效处理模块用于进行音效处理，负责虚拟环境各类声音处理、播放；资源管理模块，所述资源管理模块用于负责各类美术资料整理、解压，为平台提供统一的资源处理接口；引擎渲染模块，所述引擎渲染模块用于进行渲染处理；效果模块，所述效果模块用于基于用户的选择进行效果处理；引擎文件操作模块，所述引擎文件操作模块用于对引擎文件进行操作处理的技术方案，所以，有效解决了现有的目前3D图形引擎存在对其他平台支持不足，渲染速度较慢，渲染效率不高，渲染帧数较低，渲染效果较差的技术问题，进而实现了支持其他平台，渲染速度较块，渲染效率较高，渲染帧数较高，渲染效果较好的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.图形图像三维处理平台，其特征在于，所述平台包括：

公共模块，所述功能模块用于实现平台的公共功能；

音效处理模块，所述音效处理模块用于进行音效处理，负责虚拟环境各类声音处理、播放；

资源管理模块，所述资源管理模块用于负责各类美术资料整理、解压，为平台提供统一的资源处理接口；

引擎渲染模块，所述引擎渲染模块用于进行渲染处理；

效果模块，所述效果模块用于基于用户的选择进行效果处理；

引擎文件操作模块，所述引擎文件操作模块用于对引擎文件进行操作处理。

2.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述公共模块具体包括：加密模块，提供MD5、RSA相关加密验证算法；通用日志和收集模块，提供规范日志记录接口；数据库模块完成数据库API接口封住；文件下载模块负责从服务器下载相应资源文件，支持断点续传下载；内存管理模块负责整个引擎开发内存管理；压缩模块负责文件序列化压缩。

3.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述资源管理模块还用于动态预加载各类资源到平台内存。

4.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述引擎渲染模块包含2D、3D模型相关渲染，其中引擎效果渲染系统包含特效系统，特效系统完成各种特殊效果虚拟仿真，光源系统完成各类光源模拟。