CN111739141B - 一种轻终端3d云渲染方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轻终端3D云渲染方法，将3D程序依照预设规则部署在云服务器集群中，用户终端发起请求时云服务器集群接收请求并分配，3D程序可以在云服务器集群上执行渲染操作，并把渲染结果回传给用户终端，用户终端判断渲染结果，进行相应处理。本发明应用云服务器集群，基于云渲染服务器极高的硬件配置及海量计算资源，提供灵活的弹性计算能力及超强的并行计算能力，能快速处理图形、指令，并行渲染多个3D程序，在降低用户成本的同时让所有终端设备无需下载就能获得高性能主机级别的高清画质和极致流畅的体验；云渲染服务器可进行负载均衡搭建集群处理更加复杂的大型3D程序，不用担心某台服务器故障而无法工作的问题，更加安全靠谱。

Description

一种轻终端3D云渲染方法

技术领域

本发明涉及一般的图像数据处理或产生的技术领域，特别涉及一种轻终端3D云渲染方法。

背景技术

3D 渲染是指通过电脑计算的方式把模型从3D模型网格呈现出2D真实感高的图像，计算过程包含光线及辅助光线，材料的材质和纹理，相机相关设置等综合变量。

3D 渲染包括实时渲染和非实时渲染，实时渲染主要应用在游戏领域，电脑会实时的计算和展示所渲染的结果，帧率在 20-120 频率左右，而3D 非实时渲染则通常用于电影或视频，借助计算机有限的算力，通过延长渲染时间达到更加真实的效果。渲染所做的事情都是为了让结果看起来更像是真实的景象，而真实世界的光和材质都是由物理原理所决定的，因此，渲染中所运用的一些算法，都是为了模拟真实世界的物理原理，包括全局照明（Global Illumination）、射线追踪（Ray Tracing）、冯氏着色（Phone Shading）、物体材质和纹理（Object Texture）等。

进一步来说，3D布景中相机的设置如同现实世界中的摄影，因此和摄影的参数完全一致，常用的参数包括焦距（Focal Length）感光度ISO、光圈（Aperture，相关参数设置为f-stop）和快门速度（Shutter Speed）。这些设置主要由所摄对象决定；例如 3D 渲染的物品为静物（1-5 米内）时，设置为中长焦镜头（80-150mm）以及大光圈以达空间纵深感。如果是室内装修渲染则常用广角镜头（24-50mm）以及小光圈来减少背景虚化。

基于上述基本原理可知，3D渲染对硬件性能及用户指令响应速度的要求十分苛刻，现有技术中，3D程序渲染要想达到极致的体验，对终端硬件——无论是处理图形的GPU还是处理指令的CPU等硬件——都有极高的要求，很多用户选择牺牲3D的渲染质量作为代价，即便如此，要想渲染3D程序也还是要选择相对高的终端配置才行，而移动终端设备要想渲染3D程序更是一种奢望，同时，普通网络的传输问题也成为另一个要突破的瓶颈，比如传输延迟、编码和解码延迟、抖动等，将直接造成3D云渲染的无法实现。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的问题，提供了一种优化的轻终端3D云渲染方法。

本发明所采用的技术方案是，一种轻终端3D云渲染方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：将3D程序依照预设规则部署在云服务器集群中；

步骤2：任一用户终端发起请求；

步骤3：云服务器集群接收到请求、分配请求；

所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1：云服务器集群接收到请求后，遍历当前空闲的云服务器组，若不存在空闲的云服务器组，以云服务器集群为目标集群，否则，以空闲的云服务器组为目标集群，进行下一步；

步骤3.2：分析请求，推举当前目标集群中的子云服务器a作为导向；

步骤3.3：自子云服务器a开始，遍历与子云服务器a关联的其他子云服务器，直至选择若干个子云服务器进行分配；

步骤3.4：所有的子云服务器共同完成请求；

步骤4：3D程序在云服务器集群上执行渲染操作，并把渲染结果回传给用户终端；

步骤5：用户终端判断，若完成渲染，则返回步骤2或结束，否则重复步骤4。

优选地，所述步骤1中，云服务器集群为多层级结构；云服务器集群包括若干组云服务器，任一组云服务器包括若干子云服务器。

优选地，所述云服务器集群与用户终端间通过5G网络实现信息交互。

优选地，所述步骤2中，请求包括相机信息、线程数、光子比例。

优选地，所述步骤3中，分配方法包括构建高可用的分布式数据主备系统、构建分布式的一致性状态机系统、或基于计算机自身特性进行分配。

优选地，所述步骤3.2包括以下步骤：

步骤3.2.1：分析请求，将渲染请求按照预设标准进行拆分；

步骤3.2.2：取权重最大的部分进行子云服务器匹配，匹配到最适宜的子云服务器a作为导向。

优选地，所述步骤3.2.1中，拆分包括拆分材质类别及图层。

优选地，所述图层包括分布图、光照分布图和基础图。

优选地，所述步骤3.2.1中，拆分包括基于线条节点选择切分点，将请求所涉待渲染图切分为若干待处理图块。

优选地，所述步骤3.3中，与子云服务器a关联的其他子云服务器为其他权重对应的、分别确认与子云服务器具有关联特征、或关联操作历史的其他子云服务器。

本发明涉及一种优化的轻终端3D云渲染方法，通过将3D程序依照预设规则部署在云服务器集群中，当任一用户终端发起请求时，云服务器集群接收请求并进行分配，进而3D程序可以在云服务器集群上执行渲染操作，并把渲染结果回传给用户终端，用户终端判断渲染结果，进行相应的处理。

本发明中应用云服务器集群，基于云渲染服务器具有的极高的硬件配置及海量的计算资源，提供灵活的弹性计算能力及超强的并行计算能力，不但能解决快速处理图形、指令的燃眉之急，还能并行渲染多个3D程序，云渲染在降低用户成本的同时让所有终端设备无需下载就能获得高性能主机级别的高清画质和极致流畅的体验；云渲染服务器可以进行负载均衡搭建集群处理更加复杂的大型3D程序，也不用担心某台服务器故障而无法工作的问题，更加安全靠谱。

本发明可以进一步借助5G技术突破技术瓶颈，借助5G网络的高速传输特性、用户可以在终端上得到极致的3D体验，让轻终端也能够看到极致的3D渲染体验。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明涉及一种轻终端3D云渲染方法，其最佳的网络应用环境为5G网络环境。5G网络可以使得3D程序对用户的操作指令高度敏感迅速响应，延迟可控制在1-4ms的范围内，理论传输峰值速度为10Gbps，用户无论何时都可以通过5G高速网络实时在终端上欣赏及操作3D程序；进一步来说，5G网络在云渲染服务器与用户终端之间的传输也举足轻重，让渲染结果能够及时的显示在终端。

本发明中，基于5G技术，用户可以获得高质量的3D云渲染，突破终端设备限制，让轻终端能随时获得最极致的实时3D画面渲染的体验。

所述方法包括以下步骤：

步骤1：将3D程序依照预设规则部署在云服务器集群中；

所述步骤1中，云服务器集群包括若干组云服务器，任一组云服务器包括若干子云服务器。

所述云服务器集群与用户终端间通过5G网络实现信息交互。

本发明中，预设规则可以是每组云服务器协作可独立完成3D云渲染，亦可以是每组云服务器中的所有云服务器都完成一个操作、保证了某台服务器故障的情况下可以直接在同组云服务器中寻到替补服务器，保证工作安全靠谱的开展。

步骤2：任一用户终端发起请求；

所述步骤2中，请求包括相机信息、线程数、光子比例。

步骤3：云服务器集群接收到请求、分配请求；

所述步骤3中，分配方法包括构建高可用的分布式数据主备系统、构建分布式的一致性状态机系统、或基于计算机自身特性进行分配。

本发明中，分配方法可以选择Paxos算法、ZooKeeper ZAB协议；这是两种较广为人知的选举算法，ZAB协议主要用于构建一个高可用的分布式数据主备系统，例如ZooKeeper，而Paxos算法则是用于构建一个分布式的一致性状态机系统，当然，在实际的应用中，也可根据IP地址、CPU核数等计算机自身特性设计简单的选举算法，本领域技术人员可以依据需求自行设置。

所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1：云服务器集群接收到请求后，遍历当前空闲的云服务器组，若不存在空闲的云服务器组，以云服务器集群为目标集群，否则，以空闲的云服务器组为目标集群，进行下一步；

步骤3.2：分析请求，推举当前目标集群中的子云服务器a作为导向；

所述步骤3.2包括以下步骤：

步骤3.2.1：分析请求，将渲染请求按照预设标准进行拆分；

所述步骤3.2.1中，拆分包括拆分材质类别及图层；图层包括分布图、光照分布图和基础图。

所述步骤3.2.1中，拆分包括基于线条节点选择切分点，将请求所涉待渲染图切分为若干待处理图块。

步骤3.2.2：取权重最大的部分进行子云服务器匹配，匹配到最适宜的子云服务器a作为导向。

步骤3.3：自子云服务器a开始，遍历与子云服务器a关联的其他子云服务器，直至选择若干个子云服务器进行分配；

所述步骤3.3中，与子云服务器a关联的其他子云服务器为其他权重对应的、分别确认与子云服务器具有关联特征、或关联操作历史的其他子云服务器。

步骤3.4：所有的子云服务器共同完成请求。

本发明中，若不存在空闲的云服务器组，则以云服务器集群为目标集群，是指当前的3D云渲染需要进行排队，当存在空闲的云服务器组时，则直接以空闲的云服务器组为目标集群进行渲染分配。

本发明中，分析请求是指分析当前具体需要渲染的效果、包括相机信息、线程数、光子比例等，匹配具体操作的云服务器，进而推举当前目标集群中的子云服务器a作为导向。

本发明中，进一步来说，需要将渲染请求按照预设标准进行拆分，拆分的原则不同、最后的处理逻辑就不同，包括但不限于基于材质类别及图层的拆分、基于线条节点选择切分点的拆分；

一般来说，以拆分后权重最大的部分为基准进行子云服务器匹配，匹配到最适宜的子云服务器a作为导向。

本发明中，自子云服务器a开始，遍历与子云服务器a关联的其他子云服务器，直至选择若干个子云服务器进行分配；这个分配的过程中，其他子云服务器需要满足：

1.与其他权重对应的；

2.分别确认与子云服务器a具有关联特征或关联操作历史；

即，其他子云服务器不能无中生有，必须与当前请求匹配，且需要与子云服务器a存在关联，可以是同一个云服务器组内的其他子云服务器，亦或是关联的另一组云服务器中的其他子云服务器。

步骤4：3D程序在云服务器集群上执行渲染操作，并把渲染结果回传给用户终端；

步骤5：用户终端判断，若完成渲染，则返回步骤2或结束，否则重复步骤4。

本发明中，3D程序在云服务器上渲染并把渲染结果回传给用户渲染终端，用户可以通过操作终端发送指令操作云端3D程序，云渲染实时响应用户的操作指令重新渲染结果传到用户的渲染终端显示。

本发明通过将3D程序依照预设规则部署在云服务器集群中，当任一用户终端发起请求时，云服务器集群接收请求并进行分配，进而3D程序可以在云服务器集群上执行渲染操作，并把渲染结果回传给用户终端，用户终端判断渲染结果，进行相应的处理。

本发明中应用云服务器集群，基于云渲染服务器具有的极高的硬件配置及海量的计算资源，提供灵活的弹性计算能力及超强的并行计算能力，不但能解决快速处理图形、指令的燃眉之急，还能并行渲染多个3D程序，云渲染在降低用户成本的同时让所有终端设备无需下载就能获得高性能主机级别的高清画质和极致流畅的体验；云渲染服务器可以进行负载均衡搭建集群处理更加复杂的大型3D程序，也不用担心某台服务器故障而无法工作的问题，更加安全靠谱；进一步借助5G技术突破技术瓶颈，借助5G网络的高速传输特性、用户可以在终端上得到极致的3D体验，让轻终端也能够看到极致的3D渲染体验。

Claims (7)

1.一种轻终端3D云渲染方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：将3D程序依照预设规则部署在云服务器集群中；所述云服务器集群为多层级结构；云服务器集群包括若干组云服务器，任一组云服务器包括若干子云服务器；

步骤2：任一用户终端发起请求；

步骤3：云服务器集群接收到请求、分配请求；

所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1：云服务器集群接收到请求后，查找空闲的云服务器组，若不存在空闲的云服务器组，以云服务器集群为目标集群，否则，以空闲的云服务器组为目标集群，进行下一步；

步骤3.2：分析请求，推举当前目标集群中的子云服务器a作为导向；

所述步骤3.2包括以下步骤：

步骤3.2.1：分析请求，将渲染请求按照预设标准进行拆分；

步骤3.2.2：取拆分后的渲染请求中权重最大的部分进行子云服务器匹配，匹配到最适宜的子云服务器a作为导向；

步骤3.3：自子云服务器a开始，遍历与子云服务器a关联的其他子云服务器，直至选择若干个子云服务器进行分配；所述与子云服务器a关联的其他子云服务器为其他权重对应的、分别确认与子云服务器具有关联特征、或关联操作历史的其他子云服务器；

步骤3.4：所有的子云服务器共同完成请求；

步骤4：3D程序在云服务器集群上执行渲染操作，并把渲染结果回传给用户终端；

步骤5：用户终端判断，若完成渲染，则返回步骤2或结束，否则重复步骤4。

2.根据权利要求1所述的一种轻终端3D云渲染方法，其特征在于：所述云服务器集群与用户终端间通过5G网络实现信息交互。

3.根据权利要求1所述的一种轻终端3D云渲染方法，其特征在于：所述步骤2中，请求包括相机信息、线程数、光子比例。

4.根据权利要求1所述的一种轻终端3D云渲染方法，其特征在于：所述步骤3中，分配方法包括构建高可用的分布式数据主备系统、构建分布式的一致性状态机系统、或基于计算机自身特性进行分配。

5.根据权利要求1所述的一种轻终端3D云渲染方法，其特征在于：所述步骤3.2.1中，拆分包括拆分材质类别及图层。

6.根据权利要求5所述的一种轻终端3D云渲染方法，其特征在于：所述图层包括分布图和基础图。

7.根据权利要求1所述的一种轻终端3D云渲染方法，其特征在于：所述步骤3.2.1中，拆分包括基于线条节点选择切分点，将请求所涉待渲染图切分为若干待处理图块。

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