CN108305208A - 一种模型动态分析优化及三维交互处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模型动态分析优化及三维交互处理方法，WebGL被当作客户端‑服务器系统来实现的，浏览器是客户端，浏览器厂商提供的WebGL实现是服务器；客户端程序需要调用WebGL的接口实现3D渲染，WebGL命令和数据会缓存在RAM中，在一定条件下，将这些命令和数据通过CPU时钟发送到VRAM，在GPU的控制下，使用VRAM中的数据和命令，完成图形的渲染，并将结果存入帧缓冲区中，帧缓冲区中的帧最终会被发送到显示器上，显示出结果。本发明简化了客户端加载处理流程，文件分布集群用于处理在过多客户端同时访问服务器接口改进用户体验；客户端只需加载分析结果即可，可以让用户体验得到极大提高。

Description

一种模型动态分析优化及三维交互处理方法

技术领域

本发明涉及三维模型技术，具体涉及一种超大规模模型动态分析优化及三维交互处理方法。

背景技术

目前，建筑信息模型(Building Information Modeling)或者建筑信息管理(Building Information Management)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。比如，施工图纸，只是各个构件的信息在图纸上的简单线条表达，其真正的三维形态却需要建筑参与人员的想象了。但是建筑领域的建筑形式各异，复杂造型层出不穷，对于这些复杂造型，光靠人脑去想象就有点太不现实了，所以BIM可视化将二维图纸与三维立体实体模型展示在人们面前，并能够随时查询构件属性、并可以反馈施工进度质量安全等信息。所以模型查看交互效率尤为重要。

在BIM三维模型展示场景中：展示整个工程施工进度、施工工艺、结构、水电安装、装饰装修展示等。

需要将所有模型展示，势必要一次性将数据加载到内存中。但是对客户端要求太高利于多平台展示。模型加载数量一大，调用显卡绘制次数过多，绘制帧率会变慢，用户一个操作基本就要卡顿。使用八叉树可以解决大模型加载内存不足，但是一栋建筑视觉景深不会太大，八叉划分层级深会造成，比较近的也无法加载，建筑的细节物体非常多。(安装设备等等)。使用Lod可以对精度过高的物体进行退模减低内存消耗，但是一根梁、一个柱他就是正方体无法退化，如果所有梁、柱一起退化又无法编辑交互他会变成一个整体。

因此，需要找到一个平衡的方法既可以动态加载调度模型，又可以保证模型可交互细节成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种超大规模模型动态分析优化及三维交互处理方法。

本发明采用的技术方案是：一种模型动态分析优化及三维交互处理方法，包括以下步骤：

S1，WebGL被当作客户端-服务器系统来实现的，浏览器是客户端，浏览器厂商提供的WebGL实现是服务器；客户端程序需要调用WebGL的接口实现3D渲染，WebGL命令和数据会缓存在RAM中，在一定条件下，将这些命令和数据通过CPU时钟发送到VRAM，在GPU的控制下，使用VRAM中的数据和命令，完成图形的渲染，并将结果存入帧缓冲区中，帧缓冲区中的帧最终会被发送到显示器上，显示出结果；

S2，在显卡绘制流程约束的情况下，减少输入数据传入次数才是提高绘制效率最为有效办法；

S3，采用顶点合并、物体单例处理；优化输入数据传入；

S4，将BIM模型中出现频度非常高实体又比较单一的物体，采用双数据缓冲方法，一个队列保存合并后的顶点、法线、UV情况，另一个对象队列保存合并前物体顶点在合并队列中的开始位置、结束位置，法线、UV同理处理；

S5，将BIM模型中复杂模型,方案中加入物体单例处理思路，分析出哪些是相同的高度或二维位置模型，并选取一个位置作为单例，其他物体使用数学矩阵进行变换处理；给显卡提交数据更小以提高绘制帧率,内存消耗也会更小。

本发明的优点：

本发明简化了客户端加载处理流程，物体共用分析由模型分析服务器进行处理；文件分布集群用于处理在过多客户端同时访问服务器接口改进用户体验；客户端只需加载分析结果即可，可以让用户体验得到极大提高。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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。

图1是本发明的一种模型动态分析优化及三维交互处理方法对应的硬件框图；

图2是本发明的一种模型动态分析优化及三维交互处理方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1和图2，如图1和图2所示，一种模型动态分析优化及三维交互处理方法，包括以下步骤：

S1，WebGL被当作客户端-服务器系统来实现的，浏览器是客户端，浏览器厂商提供的WebGL实现是服务器；客户端程序需要调用WebGL的接口实现3D渲染，WebGL命令和数据会缓存在RAM中，在一定条件下，将这些命令和数据通过CPU时钟发送到VRAM，在GPU的控制下，使用VRAM中的数据和命令，完成图形的渲染，并将结果存入帧缓冲区中，帧缓冲区中的帧最终会被发送到显示器上，显示出结果；

S2，在显卡绘制流程约束的情况下，减少输入数据传入次数才是提高绘制效率最为有效办法；

S3，采用顶点合并、物体单例处理；优化输入数据传入；

S4，将BIM模型中出现频度非常高实体又比较单一的物体，采用双数据缓冲方法，一个队列保存合并后的顶点、法线、UV情况，另一个对象队列保存合并前物体顶点在合并队列中的开始位置、结束位置，法线、UV同理处理；

S5，将BIM模型中复杂模型,方案中加入物体单例处理思路，分析出哪些是相同的高度或二维位置模型，并选取一个位置作为单例，其他物体使用数学矩阵进行变换处理；给显卡提交数据更小以提高绘制帧率,内存消耗也会更小。

具体过程为：

WebGL被当作客户端-服务器系统来实现的，浏览器是客户端，浏览器厂商提供的WebGL实现是服务器；客户端程序需要调用WebGL的接口实现3D渲染，那么WebGL命令和数据会缓存在RAM中，在一定条件下，会将这些命令和数据通过CPU时钟发送到VRAM，在GPU的控制下，使用VRAM中的数据和命令，完成图形的渲染，并将结果存入帧缓冲区中，帧缓冲区中的帧最终会被发送到显示器上，显示出结果；

在显卡绘制流程约束的情况下，减少输入数据传入次数才是提高绘制效率最为有效办法；

本方案中我们采用顶点合并、物体单例处理；优化输入数据传入；

在方案中将BIM模型中出现频度非常,高实体又比较单一的物体，比如柱、墙、梁、板(大部分是矩形)，虽然简单但是数量众多,每次提交显卡绘制消耗的时间让绘制帧率下降的非常大；也有其他方案是把这些物体合并为一个复杂物体进行绘制，但是没有办法查询属性点击交互；

方案中创新加入双数据缓冲方法，一个队列保存合并后的顶点、法线、UV情况，另一个对象队列保存合并前物体顶点在合并队列中的开始位置、结束位置，法线、UV同理处理；

测试数据反馈：测试场景10万个正方形：

1、每个物体单独绘制0帧每秒绘制内存3G

2、10W正方形合成一个物体绘制，60帧每秒绘制内存600M

在方案中将BIM模型中复杂模型，比如安装设备，家具；动辄几千、几万顶点，如果这些物体也使用顶点合并内存会出现过度消耗，他们有一个相同特点只是位置不一样，可能修改了高度、二维位置；

方案中加入物体单例处理思路，分析出哪些是相同的模型(高度、二维位置)，并选取一个位置作为单例，其他物体使用数学矩阵进行变换处理；给显卡提交数据更小以提高绘制帧率,内存消耗也会更小；

测试数据反馈：测试场景10万个正方形：

1、每个物体单独绘制0帧每秒绘制内存3G

2、物体单例引用10万次，3帧每秒绘制内存1G

基于以上分析实验如果以上处理都在客户端完成，Web他只执行JavaScript脚本加载分析执行效果会极其低下，这样整体系统设计必须是一种整体分布式系统；

本发明分为三个部分，模型分析服务器，文件分布式集群，客户端组件；

模型分析服务器：作为优化系统核心，将用户模型信息进行优化分析处理。

文件分布式集群：作为数据储存后台，保存分析好的用户信息，分布式集群处理可以平衡用户访问压力。

客户端组件：请求文件分布是集群，并下载用户文件，按照优化分析结果进行加载显示。

工作流程为：用户上传模型到模型分析服务器，服务器会自动进行模型优化分析处理，并保存到文件分布式集群里面，用户使用客户端组件下载分析好的模型并显示。

本发明的方法，简化了客户端加载处理流程，比如大规模顶点合并；物体共用分析由模型分析服务器进行处理；文件分布集群用于处理在过多客户端同时访问服务器接口改进用户体验；客户端只需加载分析结果即可，可以让用户体验得到极大提高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种模型动态分析优化及三维交互处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，WebGL被当作客户端-服务器系统来实现的，浏览器是客户端，浏览器厂商提供的WebGL实现是服务器；客户端程序需要调用WebGL的接口实现3D渲染，WebGL命令和数据会缓存在RAM中，在一定条件下，将这些命令和数据通过CPU时钟发送到VRAM，在GPU的控制下，使用VRAM中的数据和命令，完成图形的渲染，并将结果存入帧缓冲区中，帧缓冲区中的帧最终会被发送到显示器上，显示出结果；

S2，在显卡绘制流程约束的情况下，减少输入数据传入次数才是提高绘制效率最为有效办法；

S3，采用顶点合并、物体单例处理；优化输入数据传入；

S4，将BIM模型中出现频度非常高实体又比较单一的物体，采用双数据缓冲方法，一个队列保存合并后的顶点、法线、UV情况，另一个对象队列保存合并前物体顶点在合并队列中的开始位置、结束位置，法线、UV同理处理；

S5，将BIM模型中复杂模型,方案中加入物体单例处理思路，分析出哪些是相同的高度或二维位置模型，并选取一个位置作为单例，其他物体使用数学矩阵进行变换处理；给显卡提交数据更小以提高绘制帧率,内存消耗也会更小。