CN110517344A - 一种用于电力三维模型的渲染优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电力三维模型的渲染优化方法，该方法包括以下步骤：步骤1：在GPU中通过设置渲染模块以自定义渲染流程；步骤2：在GPU中通过Compute Shader配置相关处理算法；步骤3：通过CPU调用经过设置配置的GPU对电力三维模型进行渲染优化。与现有技术相比，本发明具有实时渲染，处理速度快等优点。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其是涉及一种用于电力三维模型的渲染优化方法。
背景技术
以前，人们普遍使用水平仪、卷尺来捕捉现实世界的情况并借助数字技术使其可视化；后来，随着技术与流程的不断演变和发展，人们又转为使用全站仪、利用航拍和地面的激光扫描仪以及数字摄影测量等技术。每一种技术都各有优缺点。要考虑的因素有很多，例如，处理时间、数据质量和精度、采集和处理的成本以及支持工程设计工作流的能力等。
近年，人们开始利用扫描仪进行数据采集，扫描的功能比较多，而且精确度高，受到测量行业的热捧。但扫描仪价格比较昂贵，仪器也比较笨重，采集不是很方便，而且这项技术要求使用人员受过良好训练且技术精湛。随着科技的进步，航测逐走进人们的视野，而且精度也在不断的提高。无人机航测精度高，效率快。有的行业都抛弃了古老的测量方法，采用无人机航测，有效的节省了人力物力。
随着三维技术在电力业务中应用的广泛使用，三维场景中同屏渲染的模型数量极大、模型三角面数极多，使用的材质较多、这对实时渲染提出了新的挑战。概括来说既是：是否能提高帧率、是否能减少内存、是否能不影响渲染质量、是否提高加载速度等。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于电力三维模型的渲染优化方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于电力三维模型的渲染优化方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：在GPU(Graphics Processing Unit)中通过设置渲染模块以自定义渲染流程；
步骤2：在GPU中通过Compute Shader配置相关处理算法；
步骤3：通过CPU(Central Processing Unit)调用经过设置配置的GPU对电力三维模型进行渲染优化。
进一步地，所述步骤1中的渲染模块由几何体渲染子模块、天空盒渲染子模块、环境光遮蔽渲染子模块、反射渲染子模块、环境光渲染子模块、灯光渲染子模块、体积光渲染子模块和后期处理渲染子模块组成。
进一步地，所述步骤2中的相关处理算法包括视锥剔除算法和遮挡剔除算法。
进一步地，所述的几何体渲染子模块：用于通过视锥剔除算法和遮挡剔除算法筛选出需要渲染的物体，再经过LOD(Level Of Detail)和透明度测试以及透明和非透明过滤后按照渲染队列的顺序渲染物体；
所述的天空盒渲染子模块：用于渲染天空盒；
所述的环境光遮蔽渲染子模块：用于通过图像处理方法让渲染照相机上出现深度+法线纹理；
所述的反射渲染子模块：用于通过编译器实现反射相关数据的存储以处理屏幕空间反射SSR(Screen-Space-Reflection)；
所述的环境光渲染子模块：用于实现对全局光的处理；
所述的灯光渲染子模块：用于实现对光源的处理，以实现Nvidia’s PCSS softshadow(Nvidia软阴影算法)；
所述的体积光渲染子模块：用于实现对体积光的处理；
所述的后期处理渲染子模块：用于实现后期效果处理。
进一步地，所述的编译器包括Brust编译器。
进一步地，所述的后期效果包括抗锯齿、镜深效果、运动模糊、颜色渐变和曝光。
进一步地，所述的光源包括平行光、点光和聚光。
进一步地，所述的图像处理方法包括SSAO(Screen-Space Ambient Occlusion屏幕空间环境光遮蔽)方法。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明通过步骤1：在GPU中通过设置渲染模块以自定义渲染流程；步骤2：在GPU中通过Compute Shader配置相关处理算法；步骤3：通过CPU调用经过设置配置的GPU对电力三维模型进行渲染优化，针对电力特定领域的电站模型实时渲染，有效的提升现有条件下在三维场景中对新电站的场景的渲染性能。
(2)本发明针对电力特定领域的多电站模型实时渲染模型，提出的一套完整的实时渲染解决方案，并且通过算法使用GPU实现的方式使得CPU可以减少调用操作并使得处理速度、渲染效率提高，为大场景实时渲染提供了一种参考。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
本发明主要的技术思路概括如下：
区别于个别渲染优化技术，通过自定义渲染流程、渲染内容直接交由GPU渲染的方式大大减少了CPU调用GPU的次数并且在一些算法上例如视锥剔除、遮挡剔除等是通过Compute Shader在GPU上实现，减少了CPU的压力、使得CPU的瓶颈不再是问题，更充分发挥了GPU的高并行处理能力。本方案是一套高效的、可扩展的、方便使用的技术方案。
本发明的方法流程图如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤1：在GPU(Graphics Processing Unit)中通过设置渲染模块以自定义渲染流程；
步骤2：在GPU中通过Compute Shader配置相关处理算法；
步骤3：通过CPU(Central Processing Unit)调用经过设置配置的GPU对电力三维模型进行渲染优化。
本发明通过事件机制、可配置属性、模块化达到灵活性高、扩展性强、模块独立性强的特点，渲染模块组成部分如下：
1、几何体：通过视锥剔除、遮挡剔除算法筛选出需要渲染的物体、在经过LOD、透明度测试以及透明非透明一系列过滤之后按照渲染队列的顺序渲染物体；
2、天空盒：渲染天空盒；
3、环境光遮蔽：通过SSAO技术在处理时间上来说是非常耗时的，一般应该用于高端显卡上。使用SSAO技术会让渲染照相机上的深度+法线纹理，这样会增加一定数量的绘制调用和一定的CPU开销。但是，深度+法线纹理同样也可以用于其他特效(比如，景深特效)。一旦纹理生成了，接下来的特效处理就在显卡上进行了；
4、反射：通过Brust编译器实现反射相关数据的存储，处理屏幕空间反射SSR(Screen-Space-Reflection)；
5、环境光：全局光的处理；
6、灯光：对平行光、点光、聚光等光源的处理实现Nvidia's PCSS soft shadow等；
7、体积光：对体积光的处理；
8、后期处理：后期效果处理，比如抗锯齿、镜深效果、运动模糊、颜色渐变、曝光等效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种用于电力三维模型的渲染优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：在GPU中通过设置渲染模块以自定义渲染流程；
步骤2：在GPU中通过Compute Shader配置相关处理算法；
步骤3：通过CPU调用经过设置配置的GPU对电力三维模型进行渲染优化。
2.根据权利要求1所述的一种用于电力三维模型的渲染优化方法，其特征在于，所述步骤1中的渲染模块由几何体渲染子模块、天空盒渲染子模块、环境光遮蔽渲染子模块、反射渲染子模块、环境光渲染子模块、灯光渲染子模块、体积光渲染子模块和后期处理渲染子模块组成。
3.根据权利要求1所述的一种用于电力三维模型的渲染优化方法，其特征在于，所述步骤2中的相关处理算法包括视锥剔除算法和遮挡剔除算法。
4.根据权利要求2所述的一种用于电力三维模型的渲染优化方法，其特征在于，所述的几何体渲染子模块：用于通过视锥剔除算法和遮挡剔除算法筛选出需要渲染的物体，再经过LOD和透明度测试以及透明和非透明过滤后按照渲染队列的顺序渲染物体；
所述的天空盒渲染子模块：用于渲染天空盒；
所述的环境光遮蔽渲染子模块：用于通过图像处理方法让渲染照相机上出现深度+法线纹理；
所述的反射渲染子模块：用于通过编译器实现反射相关数据的存储以处理屏幕空间反射SSR；
所述的环境光渲染子模块：用于实现对全局光的处理；
所述的灯光渲染子模块：用于实现对光源的处理；
所述的体积光渲染子模块：用于实现对体积光的处理；
所述的后期处理渲染子模块：用于实现后期效果处理。
5.根据权利要求4所述的一种用于电力三维模型的渲染优化方法，其特征在于，所述的编译器包括Brust编译器。
6.根据权利要求4所述的一种用于电力三维模型的渲染优化方法，其特征在于，所述的后期效果包括抗锯齿、镜深效果、运动模糊、颜色渐变和曝光。
7.根据权利要求1所述的一种用于电力三维模型的渲染优化方法，其特征在于，所述的光源包括平行光、点光和聚光。
8.根据权利要求1所述的一种用于电力三维模型的渲染优化方法，其特征在于，所述的图像处理方法包括SSAO方法。
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| US20080049013A1 (en) * | 2006-04-12 | 2008-02-28 | Edsa Micro Corporation | Systems and methods for real-time advanced visualization for predicting the health, reliability and performance of an electrical power system |
| CN105205851A (zh) * | 2015-09-18 | 2015-12-30 | 深圳华侨城文化旅游科技股份有限公司 | 一种基于gpu超算的特种电影渲染方法及系统 |
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Non-Patent Citations (1)
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