CN108479067B - 游戏画面的渲染方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种游戏画面的渲染方法和装置。该方法包括：获取满足预设透明度的控件；根据控件生成网格模型；在控件显示于游戏画面的过程中，同步加载控件对应的网格模型；分别渲染游戏画面中未被网格模型遮挡的像素和控件对应的像素。通过本申请，解决了相关技术中游戏引擎架构下，无法对UI控件遮盖的游戏场景进行像素剔除渲染的问题。

Description

游戏画面的渲染方法和装置
技术领域
本申请涉及游戏界面渲染技术领域，具体而言，涉及一种游戏画面的渲染方法和装置。
背景技术
当前，通常采用用户界面(UI)组件与3D绘制画面的结合来显示游戏，相关技术中，游戏画面渲染的主流做法是游戏引擎使用单独的UI组件配合3D渲染器进行渲染，UI和3D画面的渲染都是分离的，随着游戏需求的膨胀，无论是UI界面还是3D画面的渲染开销都十分可观；此外，目前手机游戏常采用半全屏界面、弹出式窗口来显示游戏画面，在原有的3D渲染画面的基础上，又覆盖了更多的半透绘制层，UI更多，GPU的渲染压力更大。
在移动图形处理器(GPU)架构中，为了解决重复渲染同一个像素产生的性能浪费，芯片厂商一般都会在制作的芯片中设计像素剔除的功能。早期像素剔除的功能主要通过顺序依赖的z渲染，结合预先进行的优化渲染技术来实现，在Power VR等一批新架构图形处理器出现之后，出现了TBDR(Tile Based Deferred Rendering)技术，添加了硬件级别的延迟渲染技术，做到像素级的遮挡剔除，在Overdraw较高的3D场景中可大幅提高绘制性能。由于在UI组件与3D画面的结合显示中，UI控件会遮挡3D绘制画面，若能够使得不透明或者部分半透的UI可以通过TBDR剔除被遮挡的像素，可以大大减小渲染开销，然而由于GPU架构的限制，只有公用Z缓存并且非半透明的模型网格绘制，GPU才能够进行隐藏面剔除优化。而普通的UI绘制流程是独立于3D世界绘制的，3D渲染器的调用绘制指令无法将控件中不透明的像素信息传达给硬件，硬件结构上无法支持剔除UI遮挡部分的3D绘制的像素着色部分的功能。
针对相关技术中游戏引擎架构下，无法对UI控件遮盖的游戏场景进行像素剔除渲染的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种游戏画面的渲染方法和装置，以解决相关技术中游戏引擎架构下，无法对UI控件遮盖的游戏场景进行像素剔除渲染的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种游戏画面的渲染方法。该方法包括：获取满足预设透明度的控件；根据控件生成网格模型；在控件显示于游戏画面的过程中，同步加载控件对应的网格模型；分别渲染游戏画面中未被网格模型遮挡的像素和控件对应的像素。
进一步地，根据控件生成网格模型包括：获取控件引用的图片；对控件引用的图片的不透明像素进行光栅化，得到多边形；对多边形进行三角剖分，生成网格模型。
进一步地，在对多边形进行三角剖分，生成网格模型之前，该方法还包括：选择多边形的轮廓中相邻的两条边进行合并，直至收益比满足预设值，其中，收益比由合并过程中多边形遮挡的像素个数和多边形的边数确定。
进一步地，在根据控件生成网格模型之后，该方法还包括：对所有的网格模型进行序列化，生成序列化文件；分别确定序列化文件中的每个网格模型对应的控件，并将每个网格模型存储在对应控件的存储区域内。
进一步地，在控件显示于游戏画面的过程中，同步加载控件对应的网格模型之前，该方法还包括：获取控件对应的变换矩阵；将变换矩阵应用到控件对应的网格模型中；在控件显示于游戏画面的过程中，同步加载控件对应的网格模型包括：基于变换矩阵同步加载控件对应的网格模型。
进一步地，分别渲染游戏画面中未被网格模型遮挡的像素和控件对应的像素包括：从游戏场景中剔除被网格模型遮挡的像素并渲染未被网格模型遮挡的像素；在渲染未被网格模型遮挡的像素的过程中，同步或异步渲染控件对应的像素。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种游戏画面渲染装置。该装置包括：第一获取单元，用于获取满足预设透明度的控件；生成单元，用于根据控件生成网格模型；加载单元，用于在控件显示于游戏画面的过程中，同步加载控件对应的网格模型；渲染单元，用于分别渲染游戏画面中未被网格模型遮挡的像素和控件对应的像素。
进一步地，生成单元包括：获取模块，用于获取控件引用的图片；光栅化模块，用于对控件引用的图片的不透明像素进行光栅化，得到多边形；模型构建模块，用于对多边形进行三角剖分，生成网格模型。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，程序执行上述任意一种游戏画面的渲染方法。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述任意一种游戏画面的渲染方法。
通过本申请，采用以下步骤：获取满足预设透明度的控件；根据控件生成网格模型；在控件显示于游戏画面的过程中，同步加载控件对应的网格模型；分别渲染游戏画面中未被网格模型遮挡的像素和控件对应的像素，解决了相关技术中游戏引擎架构下，无法对UI控件遮盖的游戏场景进行像素剔除渲染的问题。通过根据用户界面的控件生成相应的网格模型，进而达到了在游戏引擎架构下，对UI控件遮盖的游戏场景进行像素剔除渲染的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例提供的游戏画面的渲染方法的流程图；
图2是根据本申请实施例提供的控件引用的图片的示意图；
图3是根据本申请实施例提供的控件引用的图片生成的多边形的示意图；
图4是根据本申请实施例提供的控件引用的图片生成的网格模型的示意图；以及
图5是根据本申请实施例提供的游戏画面渲染装置的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明：
UI：User Interface的简称，泛指用户的操作界面，包含移动设备上运行的APP，网页，以及智能穿戴设备相关应用的显示界面等。
GPU：Graphics Processing Unit的简称，指的是图形处理器，又称显示核心、视觉处理器、显示芯片，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上图像运算工作的微处理器。
根据本申请的实施例，提供了一种游戏画面的渲染方法。
图1是根据本申请实施例的游戏画面的渲染方法的流程图。如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101，获取满足预设透明度的控件；
需要说明的是，当前通常采用UI界面与游戏场景结合的方式显示游戏画面，GPU在屏幕上渲染游戏画面，游戏画面包括场景层和UI层，即3D游戏场景和一个或多个控件，UI控件位于3D游戏场景上层，用以提示游戏信息，同时UI控件会遮挡部分3D游戏场景。
例如，在游戏进程中，随着UI的运行，会在3D游戏场景上层加载一些控件，如，用以启停游戏的按钮，用以提示操作信息的弹框，用以进行游戏内购买操作的商城界面，以及播放视频广告的窗口，按钮、弹框等控件可能是半透明、部分不透明的或不透明的，控件的不透明部分会遮挡3D游戏场景，视频广告通常为不透明的，视频广告窗口会遮挡下部的3D游戏场景；为了识别3D游戏场景中被控件遮挡的像素并进行剔除渲染，以减少3D游戏场景上不必要的渲染开销，先解析UI工程，获取能够遮挡下层3D游戏场景的控件，即满足预设透明度的控件，例如，筛选出不透明部分占整个控件的5％以上的控件，得到目标控件。
步骤S102，根据控件生成网格模型；
需要说明的是，GPU硬件仅能识别由不透明网格模型所产生的遮挡信息，UI渲染器以及3D渲染器无法调用绘制指令将控件中不透明的像素信息传达给GPU硬件，为了对不透明像素进行遮挡剔除渲染，根据控件生成网格模型。
为了从UI的控件中提取出用于遮挡剔除渲染的部分，可选地，在本申请实施例提供的游戏画面的渲染方法中，根据控件生成网格模型包括：获取控件引用的图片；对控件引用的图片的不透明像素进行光栅化，得到多边形；对多边形进行三角剖分，生成网格模型。
例如：获取目标控件引用的图片，如，获取圆形按钮引用的圆形不透明图片；获取游戏进程提示弹框引用的方形图片，游戏进程提示图片中可能包含提示文字图案等要素；获取广告视频窗口引用的不透明方形图片，需要说明的是，由于广告视频通常会完全遮挡窗口下方的3D游戏场景，视为广告视频窗口引用了一张不透明图片。
本实施例以游戏进程提示弹框为目标控件，介绍网格模型的生成。首先，获取目标控件引用的图片。图2是根据本申请实施例提供的控件引用的图片的示意图，如图2所示，该图片中“胜利”二字由不透明像素构成，其他部分由透明像素构成；对游戏进程提示弹框引用的图片的不透明像素进行光栅化，由于“胜利”二字由不透明像素构成，即对构成“胜利”二字的像素进行光栅化，得到多边形，图3是根据本申请实施例提供的控件引用的图片生成的多边形的示意图，如图3所示，即为“胜利”二字的轮廓；对“胜利”二字的轮廓进行三角剖分，得到网格模型，图4是根据本申请实施例提供的控件引用的图片生成的网格模型的示意图，如图4所示，即为三角网格模型。
为了减小网格模型带来的额外开销，可选地，在本申请实施例提供的游戏画面的渲染方法中，在对多边形进行三角剖分，生成网格模型之前，该方法还包括：选择多边形的轮廓中相邻的两条边进行合并，直至收益比满足预设值，其中，收益比由合并过程中多边形遮挡的像素个数和多边形的边数确定。
需要说明的是，由于生成的网格模型，在后续的加载以及剔除渲染中会带来额外的开销，为了将网格模型带来的开销控制在一定范围内，使得像素遮挡剔除技术的额外开销控制在相对系统开销可忽略的程度，在生成网格模型前，对多边形进行迭代简化。
例如，收益比需要满足的预设值由用户或开发者自定义设置，在对多边形进行简化时，选择多边形的两条相邻的边进行合并，同时要保证当前的两条相邻的边合并后，多边形能够遮挡的像素减少的个数最少，即平均每个网格面可以遮挡的像素个数，因为网格面本身存在额外开销，要尽量控制面数，所以收益比是用来给网格简化算法做收敛的一个参数。需要说明的是，两条相邻的边有一个公共的拐点，连接不共用的两个顶点即为对两条相邻的边进行了合并，在一次合并后，计算当前多边形遮挡的像素的个数与当前多边形的边数的比值，得到当前多边形的收益比，若当前多边形的收益比大于预设值，即可停止合并，若小于预设收益比，继续合并多边形的两条相邻的边，同时保证当前的两条相邻的边合并后，多边形能够遮挡的像素减少的个数最少，迭代合并，直至得到当前多边形的收益比大于预设值。
步骤S103，在控件显示于游戏画面的过程中，同步加载控件对应的网格模型；
例如，在控件显示于游戏画面的过程中，出现游戏进程提示弹框，同时加载出弹框对应的网格模型，游戏进程提示弹框消失时，弹框对应的网格模型随之消失，弹框移动变换时，弹框对应的网格模型随着弹框进行相应的移动变换。
需要说明的是，根据控件生成网格模型后，改变UI框架，使得在控件显示于游戏画面的过程中，实现同步加载控件对应的网格模型。
为了建立控件与对应的网格模型之间的对应关系，可选地，在本申请实施例提供的游戏画面的渲染方法中，在根据控件生成网格模型之后，该方法还包括：对所有的网格模型进行序列化，生成序列化文件；分别确定序列化文件中的每个网格模型对应的控件，并将每个网格模型存储在对应控件的存储区域内。
例如：将每个控件对应的网格模型序列化到一个文件中，并离线存储到UI工程中，由于UI工程本身空间的组织结构是一个树状结构，每个控件相对树状结构的根节点存在唯一的路径，获取控件的名字和存储路径，依据网格模型对应控件的名字将网格模型存储在对应控件的存储路径下，以便于引擎进行读取，并取得网格模型与控件的对应关系。取得网格模型与控件的对应关系后，通过改造UI加载器，实现加载UI控件时同步加载对应的网格(Mesh)。
需要说明的是，获取网格模型的算法复杂，不适于获取的同时随着UI的运行实时运行，所以先离线存储网格模型，需要时再进行加载。
为了实现网格模型随着对应控件的变换进行相应的变换，可选地，在本申请实施例提供的游戏画面的渲染方法中，在控件显示于游戏画面的过程中，同步加载控件对应的网格模型之前，该方法还包括：获取控件对应的变换矩阵；将变换矩阵应用到控件对应的网格模型中；在控件显示于游戏画面的过程中，同步加载控件对应的网格模型包括：基于变换矩阵同步加载控件对应的网格模型。
需要说明的是，为了便于引擎渲染UI控件，会为每个控件匹配一个位置旋转放缩的变换矩阵，只需要给网格模型应用同样的矩阵即可达到网格模型随着相应控件同步变换的目的。
例如：在控件显示于游戏画面的过程中，出现游戏进程提示弹框，同时加载出弹框对应的网格模型，玩家拖动弹框，弹框对应的网格模型随着弹框的移动而移动，玩家缩放弹框，弹框对应的网格模型随着弹框的缩放而缩放，玩家旋转弹框，弹框对应的网格模型随着弹框的旋转而旋转。
步骤S104，分别渲染游戏画面中未被网格模型遮挡的像素和控件对应的像素。
例如：渲染游戏画面分为上层的UI界面和下层的游戏场景，分别渲染位于上层的UI控件的像素以及下层未被网格模型遮挡的游戏场景部分的像素。
可选地，在本申请实施例提供的游戏画面的渲染方法中，分别渲染游戏画面中未被网格模型遮挡的像素和控件对应的像素包括：从游戏场景中剔除被网格模型遮挡的像素并渲染未被网格模型遮挡的像素；在渲染未被网格模型遮挡的像素的过程中，同步或异步渲染控件对应的像素。
需要说明的是，剔除渲染是由GPU硬件绘制来决定的，在进行剔除渲染前，由3D渲染器将不透明的网格模型放入3D游戏场景，3D渲染器渲染3D游戏场景中未被网格模型，实现3D游戏场景的剔除渲染。独立地，利用UI渲染器渲染上层的UI控件。从而在不影响用户体验的情况下，大大减少了渲染被UI控件遮挡的3D场景带来的不必要开销。
本申请实施例提供的游戏画面的渲染方法，通过获取满足预设透明度的控件；根据控件生成网格模型；在控件显示于游戏画面的过程中，同步加载控件对应的网格模型；分别渲染游戏画面中未被网格模型遮挡的像素和控件对应的像素，解决了相关技术中游戏引擎架构下，无法对UI控件遮盖的游戏场景进行像素剔除渲染的问题。通过根据用户界面的控件生成相应的网格模型，进而达到了在游戏引擎架构下，对UI控件遮盖的游戏场景进行像素剔除渲染的效果。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本申请实施例还提供了一种游戏画面渲染装置，需要说明的是，本申请实施例的游戏画面渲染装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于游戏画面的渲染方法。以下对本申请实施例提供的游戏画面渲染装置进行介绍。
图5是根据本申请实施例的游戏画面渲染装置的示意图。如图5所示，该装置包括：第一获取单元10、生成单元20、加载单元30和渲染单元40。
具体地，第一获取单元10，用于获取满足预设透明度的控件；
生成单元20，用于根据控件生成网格模型；
加载单元30，用于在控件显示于游戏画面的过程中，同步加载控件对应的网格模型；
渲染单元40，用于分别渲染游戏画面中未被网格模型遮挡的像素和控件对应的像素。
本申请实施例提供的游戏画面渲染装置，通过第一获取单元10获取满足预设透明度的控件；生成单元20根据控件生成网格模型；加载单元30在控件显示于游戏画面的过程中，同步加载控件对应的网格模型；渲染单元40分别渲染游戏画面中未被网格模型遮挡的像素和控件对应的像素；解决了相关技术中游戏引擎架构下，无法对UI控件遮盖的游戏场景进行像素剔除渲染的问题，通过生成单元20根据控件生成网格模型，渲染单元40基于加载的网格模型进行渲染，在游戏引擎架构下，对UI控件遮盖的游戏场景进行像素剔除渲染的效果。
可选地，在本申请实施例提供的游戏画面渲染装置中，生成单元20包括：获取模块，用于获取控件引用的图片；光栅化模块，用于对控件引用的图片的不透明像素进行光栅化，得到多边形；模型构建模块，用于对多边形进行三角剖分，生成网格模型。
可选地，在本申请实施例提供的游戏画面渲染装置中，生成单元20还包括：合并模块，用于选择多边形的轮廓中相邻的两条边进行合并，直至收益比满足预设值，其中，收益比由合并过程中多边形遮挡的像素个数和多边形的边数确定。
可选地，在本申请实施例提供的游戏画面渲染装置中，该装置还包括：序列化单元，用于对所有的网格模型进行序列化，生成序列化文件；确定单元，用于分别确定序列化文件中的每个网格模型对应的控件，并将每个网格模型存储在对应控件的存储区域内。
可选地，在本申请实施例提供的游戏画面渲染装置中，该装置还包括：第二获取单元，用于获取控件对应的变换矩阵；应用单元，用于将变换矩阵应用到控件对应的网格模型中；加载单元还用于基于变换矩阵同步加载控件对应的网格模型。
可选地，在本申请实施例提供的游戏画面渲染装置中，渲染单元40包括：第一渲染模块，用于从游戏场景中剔除被网格模型遮挡的像素并渲染未被网格模型遮挡的像素；第二次渲染模块，用于在渲染未被网格模型遮挡的像素的过程中，同步或异步渲染控件对应的像素。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现游戏画面的渲染方法。
本发明实施例提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行游戏画面的渲染方法。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种游戏画面的渲染方法，其特征在于，包括：
获取满足预设透明度的控件；
根据所述控件生成网格模型；
在所述控件显示于游戏画面的过程中，同步加载所述控件对应的所述网格模型；
分别渲染所述游戏画面中未被所述网格模型遮挡的像素和所述控件对应的像素。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述控件生成网格模型包括：
获取所述控件引用的图片；
对所述控件引用的图片的不透明像素进行光栅化，得到多边形；
对所述多边形进行三角剖分，生成所述网格模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在对所述多边形进行三角剖分，生成网格模型之前，所述方法还包括：
选择所述多边形的轮廓中相邻的两条边进行合并，直至收益比满足预设值，其中，所述收益比由合并过程中多边形遮挡的像素个数和多边形的边数确定。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述控件生成网格模型之后，所述方法还包括：
对所有的所述网格模型进行序列化，生成序列化文件；
分别确定所述序列化文件中的每个网格模型对应的控件，并将每个网格模型存储在对应控件的存储区域内。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述控件显示于游戏画面的过程中，同步加载所述控件对应的所述网格模型之前，所述方法还包括：
获取所述控件对应的变换矩阵；
将所述变换矩阵应用到所述控件对应的所述网格模型中；
在所述控件显示于游戏画面的过程中，同步加载所述控件对应的所述网格模型包括：基于所述变换矩阵同步加载所述控件对应的所述网格模型。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别渲染所述游戏画面中未被所述网格模型遮挡的像素和所述控件对应的像素包括：
从所述游戏场景中剔除被所述网格模型遮挡的像素并渲染未被所述网格模型遮挡的像素；
在渲染未被所述网格模型遮挡的像素的过程中，同步或异步渲染所述控件对应的像素。
7.一种游戏画面的渲染装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取满足预设透明度的控件；
生成单元，用于根据所述控件生成网格模型；
加载单元，用于在所述控件显示于游戏画面的过程中，同步加载所述控件对应的所述网格模型；
渲染单元，用于分别渲染游戏画面中未被所述网格模型遮挡的像素和所述控件对应的像素。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述生成单元包括：
获取模块，用于获取所述控件引用的图片；
光栅化模块，用于对所述控件引用的图片的不透明像素进行光栅化，得到多边形；
模型构建模块，用于对所述多边形进行三角剖分，生成所述网格模型。
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序执行权利要求1至6中任意一项所述的游戏画面的渲染方法。
10.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至6中任意一项所述的游戏画面的渲染方法。
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