CN108446347A - 一种用于网络浏览器快速渲染和交互响应的三维图形渲染系统 - Google Patents

一种用于网络浏览器快速渲染和交互响应的三维图形渲染系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于网络浏览器快速渲染和交互响应的三维图形渲染系统，包括渲染模块，数学计算模块，模型解析模块，相机模块，物理模块，灯光模块，材质模块，贴图模块，事件模块，线程模块和缓存模块。本发明的三维图形渲染系统提供了一个专业优化的三维数据格式，从数据信息的完整度和数据大小上进行轻量化，通过多线程和缓存技术，可以快速渲染图形，降低开发成本，释放劳动力，本发明通过对Webgl底层技术的封装，暴露出容易调用的接口，使得网络浏览器图形渲染机制变得简单易用，通过图形数据格式的优化以及渲染算法的优化，使得在网络浏览器上可以快速运行显示大体量三维模型，并且能快速响应所有对图形的操作交互动作。

Description

一种用于网络浏览器快速渲染和交互响应的三维图形渲染 系统
技术领域
本发明涉及计算机图形学的技术领域，特别是一种用于网络浏览器快速渲染和交互响应的三维图形渲染系统。
背景技术
WebGL(全写Web Graphics Library)是一种3D绘图协议，这种绘图技术标准允许把JavaScript和OpenGL ES 2.0结合在一起，通过增加OpenGL ES 2.0的一个JavaScript绑定，WebGL可以为HTML5Canvas提供硬件3D加速渲染，提供了基于浏览器的无插件三维渲染轻量化方案。目前网络浏览器图形渲染的解决方案，大多是通过JavaScript与GLSL ES语言编写着色器直接编写，需要复杂的显卡渲染程序，直接使用WebGL底层技术从事开发，由于需要计算机图形学完整相关知识体系，使得实现极其困难，且开发周期无法把控，维护升级也很困难，图形渲染能力得不到保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于网络浏览器快速渲染和交互响应的三维图形渲染系统，通过图形数据格式的优化以及渲染算法的优化，使得在浏览器上可以快速运行显示大体量三维模型，并且能快速响应所有对图形的操作交互动作。
为实现上述发明目的，本发明的用于网络浏览器快速渲染和交互响应的三维图形渲染系统包括：
渲染模块，用于事件响应机制和图形帧更新；
数学计算模块，用于向量计算、四元素计算、欧拉角计算、三维、四维矩阵计算；
模型解析模块，用于三维数据格式解析；
相机模块，用于在三维下的提供飞行浏览模式和第一人称行走模式；
物理模块，用于在行走模式下的物体碰撞检测；
灯光模块，用于模拟自然界多种光源特点来进行渲染；
材质模块，用于模拟自然界物体反射光的特点模拟的材质；
贴图模块，用于通过图片给材质赋予纹理，使得物体更贴近现实生活。
其中，还包括事件模块，用于驱动模型的变换或视角的变换。
其中，还包括线程模块，用于使海量级模型数据通过批量并行下载，并运行出三维图形。
其中，还包括缓存模块，用于缓存下载的渲染模型以供离线渲染图形用。
作为优选的，所述灯光模块中的光源包括太阳光模型、聚光灯模型、灯泡模型、环境反射光模型。
作为优选的，所述材质模块中的材质包括镜面反射材质和漫反射材质。
作为优选的，所述事件模型中模型的驱动包括通过鼠标，键盘，手指或者VR设备驱动。
作为优选的，所述事件模型中模型的变换包括模型的移动变色旋转，以及浏览模式下视角的移动转换。
由上，使用本发明的三维图形渲染系统可以只需要几个简单接口的调用，即可在网络浏览器上快速运行三维图形，且本三维图形渲染系统提供了一个专业优化的三维数据格式，从数据信息的完整度和数据大小上进行轻量化。通过多线程和缓存技术，可以快速渲染图形，降低开发成本，释放劳动力，使得开发人员更关注的是业务逻辑，而非底层渲染技术。本发明通过对Webgl底层技术的封装，暴露出容易调用的接口，使得网络浏览器图形渲染机制变得简单易用，通过图形数据格式的优化以及渲染算法的优化，使得在浏览器上可以快速运行显示大体量三维模型，并且能快速响应所有对图形的操作交互动作。
附图说明
图1所示为本发明实施例提供的用于网络浏览器快速渲染和交互响应的三维图形渲染系统的结构示意图。
具体实施方式
下面参见图1对本发明所述的用于网络浏览器快速渲染和交互响应的三维图形渲染系统进行详细说明。
参见图1，本发明的用于网络浏览器快速渲染和交互响应的三维图形渲染系统包括以下模块：
渲染模块11，用于事件响应机制和图形帧更新；
数学计算模块12，用于向量计算、四元素计算、欧拉角计算、三维、四维矩阵计算；
模型解析模块13，用于三维数据格式解析，如gltf、obj、fbx...等，以及为性能而生的，本发明的专用格式为3de文件；
相机模块14，用于在三维下的提供飞行浏览模式和第一人称行走模式；
物理模块15，用于在行走模式下的物体碰撞检测；
灯光模块16，用于模拟自然界多种光源特点来进行渲染，例如太阳光模型，聚光灯模型，灯泡模型，环境反射光模型；
材质模块17，用于模拟自然界物体反射光的特点模拟的材质，如，镜面反射材质，漫反射材质等；
贴图模块18，用于通过图片给材质赋予纹理，使得物体更贴近现实生活；
事件模块19，通过鼠标，键盘，手指或者VR设备等来驱动模型的变换或视角的变换，如模型的移动变色旋转，以及浏览模式下视角的移动转换；
线程模块20，用于使海量级模型数据通过批量并行下载，并快速运行出三维图形；
缓存模块21，用于缓存下载的渲染模型以供离线渲染图形用。
本发明是基于WebGL标准而发明的一种用于网络浏览器快速渲染和交互响应的三维图形渲染系统，使用本三维图形渲染系统可以只需要几个简单接口的调用，即可在网络浏览器上快速运行三维图形，且本三维图形渲染系统提供了一个专业优化的三维数据格式，从数据信息的完整度和数据大小上进行轻量化。通过多线程和缓存技术，可以快速渲染图形，降低开发成本，释放劳动力，使得开发人员更关注的是业务逻辑，而非底层渲染技术。本发明通过对Webgl底层技术的封装，暴露出容易调用的接口，使得网络浏览器图形渲染机制变得简单易用，通过图形数据格式的优化以及渲染算法的优化，使得在浏览器上可以快速运行显示大体量三维模型，并且能快速响应所有对图形的操作交互动作。
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，均应用于在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于网络浏览器快速渲染和交互响应的三维图形渲染系统，其特征在于，包括：
渲染模块，用于事件响应机制和图形帧更新；
数学计算模块，用于向量计算、四元素计算、欧拉角计算、三维、四维矩阵计算；
模型解析模块，用于三维数据格式解析；
相机模块，用于在三维下的提供飞行浏览模式和第一人称行走模式；
物理模块，用于在行走模式下的物体碰撞检测；
灯光模块，用于模拟自然界多种光源特点来进行渲染；
材质模块，用于模拟自然界物体反射光的特点模拟的材质；
贴图模块，用于通过图片给材质赋予纹理。
2.根据权利要求1所述的三维图形渲染系统，其特征在于，还包括事件模块，用于驱动模型的变换或视角的变换。
3.根据权利要求1所述的三维图形渲染系统，其特征在于，还包括线程模块，用于使海量级模型数据通过批量并行下载，并运行出三维图形。
4.根据权利要求1至3任一项所述的三维图形渲染系统，其特征在于，还包括缓存模块，用于缓存下载的渲染模型以供离线渲染图形用。
5.根据权利要求1所述的三维图形渲染系统，其特征在于，所述灯光模块中的光源包括太阳光模型、聚光灯模型、灯泡模型、环境反射光模型。
6.根据权利要求1所述的三维图形渲染系统，其特征在于，所述材质模块中的材质包括镜面反射材质和漫反射材质。
7.根据权利要求2所述的三维图形渲染系统，其特征在于，所述事件模型中模型的驱动包括通过鼠标，键盘，手指或者VR设备驱动。
8.根据权利要求2所述的三维图形渲染系统，其特征在于，所述事件模型中模型的变换包括模型的移动变色旋转，以及浏览模式下视角的移动转换。
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