CN111222301A - 一种3d文字绘制方法、系统、可读存储介质及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D文字绘制方法，包括以下步骤：获取文字信息和对应的绘制属性信息；获取所述文字储存空间的更新标志位，判断所述更新标志位是否置位；若否，则获取所述绘制属性信息中的绘制坐标和字体大小，计算出文字的顶点坐标；通过预设的纹理存储空间中获取所述文字信息对应的纹理信息；根据所述文字信息、绘制属性信息、顶点坐标和纹理信息发出绘制请求，执行绘制。将文字绘制过程分离成顶点计算、文字属性管理和纹理管理，充分利用缓存原理，降低了CPU负载，提升绘制效率，减少CPU端与GPU端通信，不打断GPU渲染流水线，提供高效的GPU算法。本发明还公开了一种采用上述方法的系统、可读存储介质及设备。

Description

一种3D文字绘制方法、系统、可读存储介质及设备

技术领域

本发明涉及文字显示技术领域，特别是涉及一种3D文字绘制方法、系统、可读存储介质及设备。

背景技术

文字显示在许多图形显示的相关领域都有需求，如显示控制、游戏动画等，关键文字的及时显示，是图形显示系统的基本要求。

在图形显示系统中需要进行2D文字绘制和3D文字绘制。其中，3D文字的绘制多采用开放式图形库(OpenGL)实现，而由于OpenGL规范里并没有涉及到文字绘制，所以并没有标准的具有指导性的的基于OpenGL的3D文字绘制接口，3D文字绘制通常基于OpenGL提供的其他图形绘制接口间接实现3D文字绘制。

现有的3D文字绘制方法中，把文字属性与OpenGL联系的过于紧密，并没有单独把字体的通用属性计算和绘制属性管理从调用过程中分离，所以很难处理复杂的情况，比如说海量字体库的管理，字体大小的动态变化等，处理时易导致CPU产生巨大的负荷，效率低下。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种通用属性计算和绘制属性管理从调用过程中分离的3D文字绘制方法。

一种3D文字绘制方法，包括以下步骤：

获取文字信息和对应的绘制属性信息，将所述文字信息和所述绘制属性信息存入预设的文字储存空间；

获取所述文字储存空间的更新标志位，判断所述更新标志位是否置位；

若否，则获取所述绘制属性信息中的绘制坐标和字体大小，根据所述绘制坐标和字体大小计算出文字的顶点坐标；

通过预设的纹理存储空间中获取所述文字信息对应的纹理信息；

将所述文字信息、绘制属性信息、顶点坐标和纹理信息存入所述文字储存空间，并根据所述文字信息、绘制属性信息、顶点坐标和纹理信息发出绘制请求，执行绘制。

本发明的有益效果是：将文字绘制过程分离成顶点计算、文字属性管理和纹理管理，充分利用缓存原理，降低了CPU负载，提升绘制效率，减少CPU端与GPU端通信，不打断GPU渲染流水线，提供高效的GPU算法。

另外，根据本发明提供的3D文字绘制方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述若否，则获取所述绘制属性信息中的绘制坐标和字体大小，根据所述绘制坐标和字体大小计算出文字的顶点坐标的步骤之后还包括：

若是，则获取所述文字信息的字符编码、所述绘制属性信息的字体大小和绘制坐标，并根据所述字符编码、所述字体大小和所述绘制坐标计算出所述顶点坐标。

进一步地，所述通过预设的纹理存储空间中获取所述文字信息对应的纹理信息的步骤包括：

根据所述文字信息在所述纹理储存空间中检索对应的所述纹理信息，判断是否成功检索到所述纹理信息；

若是，则输出所述纹理信息。

进一步地，所述通过预设的纹理存储空间中获取所述文字信息对应的纹理信息的步骤还包括：

若否，则根据所述文字信息的字符编码和所述绘制信息的字体类别生成所述纹理信息，输出所述纹理信息并将其存入所述纹理存储空间中。

进一步地，所述根据所述绘制坐标和字体大小计算出文字的顶点坐标的步骤包括：

获取所述文字信息，根据所述绘制坐标和所述字体大小计算相对偏移量；

根据所述相对偏移量和文字的排版信息计算出所述顶点坐标。

进一步地，所述纹理储存空间设置在显存上。

进一步地，所述纹理储存空间所储存的内容所述文字信息和所述纹理信息之间的映射关系信息。

本发明的另一个目的在于提出一种3D文字绘制系统，包括：

信息获取模块，用于获取文字信息和对应的绘制属性信息，将所述文字信息和所述绘制属性信息存入预设的文字储存空间；

判断模块，用于获取所述文字储存空间的更新标志位，判断所述更新标志位是否置位；

执行模块，获取文字信息、文字大小和字体，根据所述文字信息、文字大小和字体计算出文字的顶点坐标，获得字形，保存所述字形至所述文字储存空间，并获取纹理坐标；

检索模块，用于通过预设的文字储存空间中获取所述文字信息对应的文字信息、绘制属性信息、顶点坐标和纹理信息；

绘制模块，用于将所述文字信息、绘制属性信息、顶点坐标和纹理信息存入所述文字储存空间，并根据所述文字信息、绘制属性信息、顶点坐标和纹理信息发出绘制请求，执行绘制。

本发明还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述的方法。

本发明还提供一种设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明第一实施例的3D文字绘制方法的结构框图；

图2是本发明第一实施例的3D文字绘制方法的流程示意图；

图3是本发明第一实施例的获取纹理信息的流程示意图；

图4是本发明第一实施例的纹理渲染的流程示意图；

图5是本发明第一实施例的相关数据流走向示意图；

图6是本发明第一实施例的着色器的处理流程示意图；

图7是本发明第二实施例的3D文字绘制系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1和图2，本发明的第一实施例提出一种3D文字绘制方法，包括以下步骤。

S1.获取文字信息和对应的绘制属性信息，将所述文字信息和所述绘制属性信息存入预设的文字储存空间。

需要说明的是，在绘制之前都需要输入绘制的要求，该绘制要求即为文字信息和绘制属性信息，其中文字信息为具体为哪个字，绘制属性信息则包括字体类型、字体大小、绘制颜色和绘制坐标。

在本实施例中，文字储存空间为设置在计算机内存上，为用于承载文字内容及相关绘制属性的文字容器。另外，本实施例还在显存中创建有用于存放文字纹理的缓存区域，即纹理储存空间。

S2.获取所述文字储存空间的更新标志位，判断所述更新标志位是否置位。

应当指出的是，判断所述更新标志位是否置位可理解为检查文字容器内文字是否需要更新绘制。

S3.若否，则获取所述绘制属性信息中的绘制坐标和字体大小，根据所述绘制坐标和字体大小计算出文字的顶点坐标。

需要说明的是，当更新标志位未置位时，可理解为不需要更新绘制，可继续使用已关联的属性。另外还有一种情况是，由使用者在程序中主动设置标志位，置位后将会直接使用已有的数据，而不会重新计算。所以，使用者在绘制一些重复的固定内容时，可以设置标志位，避免重复计算；如果绘制的内容经常变化，则不需要置位。

另外，当更新标志位置位时，则认为需要更新绘制，则获取所述文字信息的字符编码、所述绘制属性信息的字体大小和绘制坐标，并根据所述字符编码、所述字体大小和所述绘制坐标计算出所述顶点坐标。

所述根据所述绘制坐标和字体大小计算出文字的顶点坐标的步骤包括：

获取所述文字信息，根据所述绘制坐标和所述字体大小计算相对偏移量；

根据所述相对偏移量和文字的排版信息计算出所述顶点坐标。

可以理解的是，绘制顶点属性的计算为解析容器内文字，根据相对位置及字体大小计算出相对偏移，再根据排版绘制要求计算出文字顶点的绝对位置。

S4.通过预设的纹理存储空间中获取所述文字信息对应的纹理信息。

请参阅图3至图5，需要说明的是，纹理存储空间内储存的是所述纹理储存空间所储存的内容所述文字信息和所述纹理信息之间的映射关系信息，即索引表，在本实施例中为哈希表。若索引表中存在对应的映射关系，当输入文字时，即可检索到相应的3D纹理信息。

所述通过预设的纹理存储空间中获取所述文字信息对应的纹理信息的步骤包括：

根据所述文字信息在所述纹理储存空间中检索对应的所述纹理信息，判断是否成功检索到所述纹理信息；

若是，则输出所述纹理信息；

若否，则根据所述文字信息的字符编码和所述绘制信息的字体类别生成所述纹理信息，输出所述纹理信息并将其存入所述纹理存储空间中。

在本实施例中，纹理检索的处理过程包括：

A)通过字符编码字体大小查找纹理缓存哈系表，如果查到成功，则返回纹理索引；

B)通过字符编码从字库中得到的文字bitmap，及文字宽高属性；

C)根据宽高属性新建或检索纹理缓存区域的可用纹理资源；

D)找到合适的位置用来存放bitmap纹理；

E)根据文字属性计算纹理相关属性；

F)存储纹理属性，更新纹理缓存索引表，返回纹理索引。

可以理解的是，纹理检索的过程中需获取文字的字符编码，根据字符编码，文字大小与字体种类，检索纹理缓存的索引表，如果检索成功，说明该纹理已经存在，那么直接返回相关的纹理属性索引即可；如果没有，调用freetype相关接口，得到字形、宽、高等文字属性，生成纹理，存储纹理到纹理缓冲区域，更新索引表，并返回索引号。

传统的文字绘制中，并没有单独把字体的顶点计算和纹理管理从调用过程中分离，所以很难处理复杂的情况，比如说海量字体库的管理，字体大小的动态变化等。本发明实例利用检索表，保存以前的记录，无需重新调用freetype库。部分Freetype库操作无法并行化执行，也被提取出来，放在合适的位置执行，非常灵活，充分体现出功能点分离处理的好处。

另外，本实施例中，纹理存储过程使用纹理相册方式存储纹理，根据传入的文字宽高，查询纹理相册中可存放纹理的位置，找到合适位置后，将文字bitmap等信息先拷贝到对应位置，返回对应文字纹理坐标等信息，后续在合适位置将bitmap渲染到纹理上。

传统的绘字方法聚焦于绘制流程的设计，通常缺乏高效的管理纹理。而本发明中，不仅仅能对文字纹理做高效管理，还可对一般纹理进行管理，使开发人员无需了解纹理细节就可高效，简单地使用纹理资源。高效的纹理管理策略，使得纹理相册空间能被充分利用，高效的空间检索方法，使得可以快速找到纹理可存放位置，返回相应数据。此过程的前半部分都是涉及到计算，所以直接可用并行化处理，减少计算耗时，后续bitmap贴图操作，则放到合适位置单线执行。这样就可最大化将少纹理相关计算耗时。

S5.将所述文字信息、绘制属性信息、顶点坐标和纹理信息存入所述文字储存空间，并根据所述文字信息、绘制属性信息、顶点坐标和纹理信息发出绘制请求，执行绘制。

请参阅图,6，在本实施例中，将文字绘制的顶点、颜色和纹理索引等属性更新文字容器中，同时刷新到GPU端，提交绘制指令，通过显卡着色器编程完成绘制。

完成文字绘制的步骤包括：

A)申请SSBO缓存，VBO缓存空间资源；

B)将数据从CPU端传递到GPU端并存储到相关缓存中；

C)完成所有相关OpenGL状态设置；

D)执行绘制命令，完成绘制。

着色器程序处理的过程为：从CPU端计算生成的数据最终传递到GPU缓存中。GPU缓存中存在两个SSBO缓存，一个用来存放文字属性，宽高纹理坐标等，这样，就不需要每帧都把这些信息传递给GPU，可以实现CPU与GPU每帧数据传递最小化，而另外一个SSBO，作为索引下标，由CPU每帧传递给GPU，利用此SSBO，就可在着色器中获取所对应的文字属性。利用着色器算法，计算出最终的文字属性数据，完成文字绘制工作。

传统的文字绘制中，并没有在GPU缓存中存入绘制数据，导致每一帧都需从CPU端传入大量数据到GPU端，极大的增加了通信耗时，而通过SSBO缓存，可把部分文字属性缓存在显卡端，每帧绘制时只需传入相关索引数据，即可获取文字的相关属性，大大减少通信开销，而由于高效算法，GPU端也并未增加太多计算压力，整体效率十分高效。

本发明的优势在于，将顶点计算和纹理管理从纹理信息的获取过程中分离，降低了CPU的负荷，提高了绘制效率；另外，将纹理信息与文字信息和绘制属性信息分别存储，可储存于GPU中，减少数据传输量，进一步降低CPU的负荷。

请参阅图7，本发明的第二实施例的在于提出一种3D文字绘制系统，包括：

信息获取模块，用于获取文字信息和对应的绘制属性信息，将所述文字信息和所述绘制属性信息存入预设的文字储存空间；

判断模块，用于获取所述文字储存空间的更新标志位，判断所述更新标志位是否置位；

执行模块，获取文字信息、文字大小和字体，根据所述文字信息、文字大小和字体计算出文字的顶点坐标，获得字形，保存所述字形至所述文字储存空间，并获取纹理坐标；

检索模块，用于通过预设的文字储存空间中获取所述文字信息对应的文字信息、绘制属性信息、顶点坐标和纹理信息；

绘制模块，用于将所述文字信息、绘制属性信息、顶点坐标和纹理信息存入所述文字储存空间，并根据所述文字信息、绘制属性信息、顶点坐标和纹理信息发出绘制请求，执行绘制。

本发明第三实施例的在于提出一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现第一实施例的方法。

本发明第四实施例的在于提出一种设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一实施例的方法，该电子设备为电脑，操作系统可以为windows，也可以为linux。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种3D文字绘制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取文字信息和对应的绘制属性信息，将所述文字信息和所述绘制属性信息存入预设的文字储存空间；

获取所述文字储存空间的更新标志位，判断所述更新标志位是否置位；

若否，则获取所述绘制属性信息中的绘制坐标和字体大小，根据所述绘制坐标和字体大小计算出文字的顶点坐标；

通过预设的纹理存储空间中获取所述文字信息对应的纹理信息；

将所述文字信息、绘制属性信息、顶点坐标和纹理信息存入所述文字储存空间，并根据所述文字信息、绘制属性信息、顶点坐标和纹理信息发出绘制请求，执行绘制。

2.根据权利要求1所述的3D文字绘制方法，其特征在于，所述若否，则获取所述绘制属性信息中的绘制坐标和字体大小，根据所述绘制坐标和字体大小计算出文字的顶点坐标的步骤之后还包括：

若是，则获取所述文字信息的字符编码、所述绘制属性信息的字体大小和绘制坐标，并根据所述字符编码、所述字体大小和所述绘制坐标计算出所述顶点坐标。

3.根据权利要求1所述的3D文字绘制方法，其特征在于，所述通过预设的纹理存储空间中获取所述文字信息对应的纹理信息的步骤包括：

根据所述文字信息在所述纹理储存空间中检索对应的所述纹理信息，判断是否成功检索到所述纹理信息；

若是，则输出所述纹理信息。

4.根据权利要求3所述的3D文字绘制方法，其特征在于，所述通过预设的纹理存储空间中获取所述文字信息对应的纹理信息的步骤还包括：

若否，则根据所述文字信息的字符编码和所述绘制信息的字体类别生成所述纹理信息，输出所述纹理信息并将其存入所述纹理存储空间中。

5.根据权利要求1所述的3D文字绘制方法，其特征在于，所述根据所述绘制坐标和字体大小计算出文字的顶点坐标的步骤包括：

获取所述文字信息，根据所述绘制坐标和所述字体大小计算相对偏移量；

根据所述相对偏移量和文字的排版信息计算出所述顶点坐标。

6.根据权利要求1所述的3D文字绘制方法，其特征在于，所述纹理储存空间设置在显存上。

7.根据权利要求1所述的3D文字绘制方法，其特征在于，所述纹理储存空间所储存的内容所述文字信息和所述纹理信息之间的映射关系信息。

8.一种3D文字绘制系统，其特征在于，包括：

信息获取模块，用于获取文字信息和对应的绘制属性信息，将所述文字信息和所述绘制属性信息存入预设的文字储存空间；

判断模块，用于获取所述文字储存空间的更新标志位，判断所述更新标志位是否置位；

执行模块，获取文字信息、文字大小和字体，根据所述文字信息、文字大小和字体计算出文字的顶点坐标，获得字形，保存所述字形至所述文字储存空间，并获取纹理坐标；

检索模块，用于通过预设的文字储存空间中获取所述文字信息对应的文字信息、绘制属性信息、顶点坐标和纹理信息；

绘制模块，用于将所述文字信息、绘制属性信息、顶点坐标和纹理信息存入所述文字储存空间，并根据所述文字信息、绘制属性信息、顶点坐标和纹理信息发出绘制请求，执行绘制。

9.一种可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现权利要求1至7任意一项所述的方法。

10.一种设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的方法。

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