CN111145074B - 全液晶仪表图像渲染方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的全液晶仪表图像渲染方法涉及一种图像渲染方法，目的是为了克服现有的渲染架构效率低下，还极大地浪费GPU资源的问题，方法中将所有素材中长度、宽度、X轴偏移坐标和Y轴偏移坐标存入数据缓冲区，素材的像素数据存入像素缓冲区；将数据缓冲区中数据和像素缓冲区中数据写入图片信息文件，生成整合后的图像；将整合后的图像整体绑定为材质文件，并将材质文件送至GPU显存进行解析；在渲染每帧图像前，以第一个元素的数据为基础，创建批次渲染指令；所有元素遍历完毕后，从渲染指令队列中依次取出批次渲染指令，根据批次渲染指令中的数据绑定对应材质，绘制完所有元素，完成图像的渲染。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像渲染方法，具体涉及以整合材质的方式进行液晶仪表图像渲染的方法。
背景技术
随着全液晶仪表功能的日益丰富，客户对于界面效果提出更高的要求，传统的渲染架构已经无法满足需求。传统的渲染架构每渲染一个图形元素，都需要进行一次顶点绘制，以及材质的绑定，导致绘制一份图像，需要进行频繁的状态切换，不仅效率低下，还极大地浪费GPU资源造成发热。全液晶仪表作为车载嵌入式设备，具有局限性，无法拥有桌面级设备的高性能处理器，及散热条件，甚至其作为车载设备，出于安全和稳定性考虑，其性能相对手机芯片等商业级处理器也有不小的差距。而且随着大尺寸高分辨率液晶屏在车载领域的普及，对处理器的负担也越来越重，现有的渲染架构已经无法遇到了瓶颈。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的渲染架构效率低下，还极大地浪费GPU资源的问题，提供了一种全液晶仪表图像渲染方法。
本发明的全液晶仪表图像渲染方法，方法包括如下步骤：
步骤一、设置整合后图像的最大尺寸，遍历所有素材，将素材依据宽度由大到小排序；在不超出整合后图像的边缘前提下，将素材按照先底部优先、再左边缘优先的位置进行放置；
步骤二、基于整合后图像建立平面直角坐标系，根据素材在整合后图像中放置位置得到素材的X轴偏移坐标和Y轴偏移坐标；
步骤三、将所有素材中长度、宽度、X轴偏移坐标和Y轴偏移坐标存入数据缓冲区，素材的像素数据存入像素缓冲区；将数据缓冲区中数据和像素缓冲区中数据写入图片信息文件，生成整合后的图像；
步骤四、将整合后的图像整体绑定为材质文件，并将材质文件送至GPU显存进行解析；
步骤五、在渲染每帧图像前，以第一个元素的数据为基础，创建批次渲染指令；
对所有要绘制的元素进行遍历，判断相邻的两个元素是否具有相同的材质；
如果相邻的两个元素具有相同的材质，则将相邻的两个元素合并；
如果相邻的两个元素不具有相同的材质，则将上一个批次渲染指令加入到渲染指令队列中，并基于后一个元素的数据创建新的批次渲染指令；
步骤六、所有元素遍历完毕后，从渲染指令队列中依次取出批次渲染指令，根据批次渲染指令中的数据绑定对应材质，绘制完所有元素，完成图像的渲染。
本发明的有益效果是：本发明通过对传统图像渲染技术的改进，对材质信息进行了整合，减少每次渲染的绘制次数，以及状态切换，并且整合后的信息更有利于GPU进行并行计算，充分利用GPU资源，减少渲染一帧图像所用的时间，提高了渲染效率，在同等的硬件条件，及相同的软件平台下，拥有更高的帧率和更少的发热量。
在不增加成本的基础上，带来更好的表现，使当前平台可以支持更大屏幕及更高分辨率的设备，节约了成本。
附图说明
图1为本发明的全液晶仪表图像渲染方法的流程图；
图2为图1中步骤一的原理示意图；
图3为渲染指令的结构示意图；
图4为图1中步骤六的原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一，本实施方式的全液晶仪表图像渲染方法，方法包括如下步骤：
步骤一、设置整合后图像的最大尺寸，遍历所有素材，将素材依据宽度由大到小排序；在不超出整合后图像的边缘前提下，将素材按照先底部优先、再左边缘优先的位置进行放置；
步骤二、基于整合后图像建立平面直角坐标系，根据素材在整合后图像中放置位置得到素材的X轴偏移坐标和Y轴偏移坐标；
步骤三、将所有素材中长度、宽度、X轴偏移坐标和Y轴偏移坐标存入数据缓冲区，素材的像素数据存入像素缓冲区；将数据缓冲区中数据和像素缓冲区中数据写入图片信息文件，生成整合后的图像；
步骤四、将整合后的图像整体绑定为材质文件，并将材质文件送至GPU显存进行解析；
步骤五、在渲染每帧图像前，以第一个元素的数据为基础，创建批次渲染指令；
对所有要绘制的元素进行遍历，判断相邻的两个元素是否具有相同的材质；
如果相邻的两个元素具有相同的材质，则将相邻的两个元素合并；
如果相邻的两个元素不具有相同的材质，则将上一个批次渲染指令加入到渲染指令队列中，并基于后一个元素的数据创建新的批次渲染指令；
步骤六、所有元素遍历完毕后，从渲染指令队列中依次取出批次渲染指令，根据批次渲染指令中的数据绑定对应材质，绘制完所有元素，完成图像的渲染。
具体地，首先，确定整合后图像的最大尺寸，将素材按照宽度由大到小排序，宽度越大的素材越先进行处理，在确保不超过设定的整合图像边缘的情况下，按照左下角优先放置的原则，即越靠近底部越好，在已经达到可以放置的最底部时，越靠近左边缘越好。
如图1所示，数字为素材放入的序号，遵从左下角优先放置的原则，第二个要放入的素材的宽度太大，无法放到最底部，所以由下到上遍历寻找可以放置该素材的最靠近底部的位置，靠左放置该素材。
如图2所示，按照上述方法，遍历所有素材，并记录素材在整幅图像中摆放的偏移位置，按照顺序将素材的长度，宽度，X轴偏移坐标，Y轴偏移坐标写入数据缓冲区，素材的像素数据存入像素缓冲区，等待所有素材读取完毕后，将数值缓冲区数据写入到图片信息文件，供后续程序调用还原出每个独立图像。并将像素缓冲区的数据写入文件，生成整合后的图像。
程序运行后，读取整合图像步骤中生成的文件，并将整合后的图片整体绑定为材质文件，将数据传送到GPU显存。
如图4所示，在渲染每帧画面前，以首个元素的数据为基础，创建批次渲染指令，并对所有要绘制的元素进行遍历，判断相邻的元素是否具有相同的材质，即元素的材质ID是否相同。如果不是同一材质，则创建则以该元素的数据为基础创建新的批次渲染指令，并将上一个批次渲染命令加入到渲染指令队列中。合并元素的顶点信息，在内存中开辟2个缓存区，将元素的顶点坐标存入顶点缓存区，顶点索引存入索引缓存区，并对顶点数量和索引数量进行累加。实现对渲染命令按不同材质进行的分类操作。
遍历完所有的元素后，从渲染指令队列中依次取出合并后的批次渲染指令，根据指令中的数据绑定对应材质，根据顶点缓冲区和索引缓冲区中的数据进行绘制，每次绘制完成后将缓冲区中的数据偏移对应的顶点数量和索引数量。依次执行完所有渲染指令队列，绘制完所有元素后，交换显示缓冲区，显示出下一帧画面。
最佳实施例，本实施例是对实施方式一的进一步说明，本实施例中，步骤四中将材质文件送至GPU显存解析的具体方法为：
将材质文件传送到GPU显存，解析出单个素材的长度、宽度，以及素材X轴偏移坐标和Y轴偏移坐标，并以素材的绝对路径为键值将解析出的信息缓冲。
具体地，通过解析出单个素材的长度，宽度，X轴偏移坐标，Y轴偏移坐标，并以素材的绝对路径为键值将解析出的信息缓冲的方式，在下次解析素材时，如果查询到相应键值，就省去了再次解析素材的过程，节省了时间。并且因为绑定材质和解析素材是两个互不影响的操作，所以采用不同的线程分别进行处理，充分利用CPU多核心的特点，加快加载速度。
最佳实施例，本实施例是对实施方式一的进一步说明，本实施例中，批次渲染指令包括元素的着色器信息、顶点信息、转换矩阵和材质信息。
具体地，如图3所示，为了对相同材质的元素进行合并操作，对于每个元素，不进行单独渲染，而是把渲染所需数据存为渲染指令，渲染指令包含元素的着色器信息，顶点信息，转换矩阵，材质信息等数据。
其中顶点信息包括顶点坐标、材质坐标、顶点数量、顶点索引和索引数量；材质信息包括材质ID、素材的长度和素材的宽度。
Claims (2)
1.全液晶仪表图像渲染方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤一、设置整合后图像的最大尺寸，遍历所有素材，将所述素材依据宽度由大到小排序；在不超出整合后图像的边缘前提下，将所述素材按照先底部优先、再左边缘优先的位置进行放置；
步骤二、基于整合后图像建立平面直角坐标系，根据所述素材在整合后图像中放置位置得到所述素材的X轴偏移坐标和Y轴偏移坐标；
步骤三、将所有素材中长度、宽度、X轴偏移坐标和Y轴偏移坐标存入数据缓冲区，所述素材的像素数据存入像素缓冲区；将数据缓冲区中数据和像素缓冲区中数据写入图片信息文件，生成整合后的图像；
步骤四、将整合后的图像整体绑定为材质文件，并将材质文件送至GPU显存进行解析；
步骤四中将材质文件送至GPU显存解析的具体方法为：
将材质文件传送到GPU显存，解析出单个素材的长度、宽度，以及所述素材X轴偏移坐标和Y轴偏移坐标，并以所述素材的绝对路径为键值将解析出的信息缓冲；
步骤五、在渲染每帧图像前，以第一个元素的数据为基础，创建批次渲染指令；
对所有要绘制的元素进行遍历，判断相邻的两个元素是否具有相同的材质；
如果相邻的两个元素具有相同的材质，则将相邻的两个元素合并；
如果相邻的两个元素不具有相同的材质，则将上一个批次渲染指令加入到渲染指令队列中，并基于后一个元素的数据创建新的批次渲染指令；
步骤六、所有元素遍历完毕后，从渲染指令队列中依次取出批次渲染指令，根据所述批次渲染指令中的数据绑定对应材质，绘制完所有元素，完成图像的渲染。
2.根据权利要求1所述的全液晶仪表图像渲染方法，其特征在于，所述批次渲染指令包括元素的着色器信息、顶点信息、转换矩阵和材质信息。
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