CN111915714A - 用于虚拟场景的渲染方法、客户端、服务器及计算设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种用于虚拟场景的渲染方法，包括：在虚拟场景中创建对应于模型对象的面片对象；获取模型对象的图像；基于图像，对面片对象进行贴图；以及配置面片对象的位置和姿态，以便面片对象始终面向虚拟场景中的虚拟摄像机。本发明实施例还公开了相应的客户端、服务器、系统及计算设备。

Description

用于虚拟场景的渲染方法、客户端、服务器及计算设备

技术领域

本发明涉及三维可视化技术领域，尤其涉及一种用于虚拟场景的渲染方法、客户端、服务器及计算设备。

背景技术

基于互联网的虚拟现实技术(WEB 3D)是随着互联网与虚拟现实(VirtualReality)技术的发展而产生的，其目的是在互联网上建立虚拟的3D场景，让人们更加清晰明了地了解真实的物体。随着HTML5和WEBGL等技术的快速发展，WEB 3D技术已逐渐成熟。目前，Web 3D技术在电子商务、教育、娱乐等领域获得了广泛的应用。

虚拟现实技术的基本原理就是在计算设备中预先建好一组三维模型，形成一个三维场景。然而，现有三维模型的文件格式繁多，兼容性差，在不同客户端展现结果可能有所不同。并且，由于文件数据量很大，导致加载时间过慢，影响用户体验。其渲染又需要大量GPU计算，这样在浏览器、尤其移动终端浏览器中可能会出现闪退、帧率降低、设备发热严重、耗电量增加等明显的性能问题。

因此，期望一种更为先进的用于虚拟场景的渲染方案。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种用于虚拟场景的渲染方法、客户端、服务器及计算设备，以力图解决或至少缓解上面存在的问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种用于虚拟场景的渲染方法，包括：在虚拟场景中创建对应于模型对象的面片对象；获取模型对象的图像；基于图像，对面片对象进行贴图；以及配置面片对象的位置和姿态，以便面片对象始终面向虚拟场景中的虚拟摄像机。

可选地，在根据本发明的方法中，获取模型对象的图像，包括：获取模型对象的图像的链接地址；基于链接地址下载模型对象的图像。

可选地，在根据本发明的方法中，基于图像，对面片对象进行贴图，包括：将图像作为面片对象的材质贴图。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种用于虚拟场景的渲染方法，包括：创建虚拟场景中的模型对象；配置模型对象，以便渲染模型对象；基于渲染好的模型对象，生成模型对象的图像；以及将模型对象的图像与模型对象相关联地存储。

可选地，在根据本发明的方法中，配置模型对象，至少包括以下之一：调节模型对象的材质；设置模型对象的贴图；调节模型对象的布光；设置模型对象的相机参数；调节模型对象的渲染参数。

可选地，在根据本发明的方法中，还包括：接收客户端发送的图像获取请求，图像获取请求指示获取模型对象的图像；响应于图像获取请求，将模型对象的图像返回给客户端。

可选地，在根据本发明的方法中，还包括：如果不存在模型对象的图像，则将模型对象发送给客户端。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种客户端，适于呈现虚拟场景，并包括：对象创建模块，适于在虚拟场景中创建对应于模型对象的面片对象；图像获取模块，适于获取模型对象的图像；以及对象配置模块，适于基于图像，对面片对象进行贴图；还适于配置面片对象的位置和姿态，以便面片对象始终面向虚拟场景中的虚拟摄像机。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种服务器，包括：对象创建模块，适于创建虚拟场景对应的模型对象；对象配置模块，适于配置模型对象，以便渲染模型对象；图像生成模块，适于基于渲染好的模型对象，生成模型对象的图像；以及图像存储模块，适于将模型对象的图像与模型对象相关联地存储。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种渲染系统，包括：根据本发明实施例的客户端；以及根据本发明实施例的服务器。

根据本发明实施例的还有一个方面，提供了一种计算设备，包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，该一个或多个程序包括用于执行根据本发明实施例的方法的指令。

根据本发明实施例的用于虚拟场景的渲染方案，创建面片对象以及将图像作为面片对象的材质贴图来代替模型对象在虚拟场景中进行展示，具有较好的浏览器兼容性，省去浏览器对各种模型文件的解析和兼容操作。并且，与传统模型文件相比，图像文件小，加载快，尤其在网络连接欠佳的情况下，具备更好的用户体验。此外，还可以优化性能，减少模型面数，从而降低渲染带来的高计算量，还可以省去实时渲染的过程，节约CPU计算能力，减缓发热现象，降低电池耗电量。

上述说明仅是本发明实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明实施例的具体实施方式。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1示出了根据本发明一个实施例的渲染系统100的示意图；

图2示出了根据本发明一个实施例的计算设备200的示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的用于虚拟场景的渲染方法300的流程图；

图4示出了根据本发明一个实施例的虚拟场景的示意图；

图5示出了根据本发明一个实施例的用于虚拟场景的渲染方法500的流程图；

图6示出了根据本发明一个实施例的模型对象的图像的示意图；

图7示出了根据本发明一个实施例的客户端120的示意图；以及

图8示出了根据本发明一个实施例的服务器140的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明一个实施例的渲染系统100的示意图。如图1所示，渲染系统100可以包括客户端120和服务器140。在其他实施方式中，渲染系统100可以包括不同的和/或附加的模块。

客户端120可以渲染虚拟的二维和/或三维场景及其模型对象，以呈现给用户观看。服务器140可以存储与虚拟场景相关的数据，并经由网络160与客户端120进行通信，例如向客户端120发送与虚拟场景相关的模型对象。网络160可以包括有线和/或无线通信路径。

根据本发明的实施方式，上述渲染系统100中的各部件(客户端、服务器等)均可以通过如下所述的计算设备200来实现。

图2示出了根据本发明一个实施例的计算设备200的示意图。如图2所示，在基本的配置202中，计算设备200典型地包括系统存储器206和一个或者多个处理器204。存储器总线208可以用于在处理器204和系统存储器206之间的通信。

取决于期望的配置，处理器204可以是任何类型的处理器，包括但不限于：微处理器(μP)、微控制器(μC)、数字信息处理器(DSP)或者它们的任何组合。处理器204可以包括诸如一级高速缓存210和二级高速缓存212之类的一个或者多个级别的高速缓存、处理器核心214和寄存器216。示例的处理器核心214可以包括运算逻辑单元(ALU)、浮点数单元(FPU)、数字信号处理核心(DSP核心)或者它们的任何组合。示例的存储器控制器218可以与处理器204一起使用，或者在一些实现中，存储器控制器218可以是处理器204的一个内部部分。

取决于期望的配置，系统存储器206可以是任意类型的存储器，包括但不限于：易失性存储器(诸如RAM)、非易失性存储器(诸如ROM、闪存等)或者它们的任何组合。系统存储器206可以包括操作系统220、一个或者多个应用222以及程序数据224。在一些实施方式中，应用222可以布置为在操作系统上由一个或多个处理器204利用程序数据224执行指令。

计算设备200还可以包括有助于从各种接口设备(例如，输出设备242、外设接口244和通信设备246)到基本配置202经由总线/接口控制器230的通信的接口总线240。示例的输出设备242包括图形处理单元248和音频处理单元250。它们可以被配置为有助于经由一个或者多个A/V端口252与诸如显示器或者扬声器之类的各种外部设备进行通信。示例外设接口244可以包括串行接口控制器254和并行接口控制器256，它们可以被配置为有助于经由一个或者多个I/O端口258和诸如输入设备(例如，键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备)或者其他外设(例如打印机、扫描仪等)之类的外部设备进行通信。示例的通信设备246可以包括网络控制器260，其可以被布置为便于经由一个或者多个通信端口264与一个或者多个其他计算设备262通过网络通信链路的通信。

网络通信链路可以是通信介质的一个示例。通信介质通常可以体现为在诸如载波或者其他传输机制之类的调制数据信号中的计算机可读指令、数据结构、程序模块，并且可以包括任何信息递送介质。“调制数据信号”可以是这样的信号，它的数据集中的一个或者多个或者它的改变可以在信号中编码信息的方式进行。作为非限制性的示例，通信介质可以包括诸如有线网络或者专线网络之类的有线介质，以及诸如声音、射频(RF)、微波、红外(IR)或者其它无线介质在内的各种无线介质。这里使用的术语计算机可读介质可以包括存储介质和通信介质二者。

计算设备200可以实现为服务器，例如数据库服务器、应用程序服务器和WEB服务器等，也可以实现为包括桌面计算机和笔记本计算机配置的个人计算机。当然，计算设备200也可以实现为小尺寸便携(或者移动)电子设备的至少一部分。

在根据本发明的实施例中，计算设备200可以实现为客户端120和/或服务器140，并被配置为执行根据本发明实施例的用于虚拟场景的渲染方法300和/或400。其中，计算设备200的应用222中包含执行根据本发明实施例的用于虚拟场景的渲染方法300和/或400的多条指令，而程序数据224还可以存储渲染系统100的配置数据等内容。

图3示出了根据本发明一个实施例的用于虚拟场景的渲染方法300的流程图。该渲染方法300适于在客户端120中执行。

如图3所示，该渲染方法300始于步骤S310。在步骤S310中，在虚拟场景中创建对应于模型对象的面片对象。通常地，一个模型对象包括众多顶点，相邻的若干顶点构成面片，面片包含表示其方向的法向。创建面片对象而不是传统模型对象，可以减少渲染计算量(因为顶点与面数明显降低)。

而后，在步骤S320中，获取面片对象对应的模型对象的图像。在一些实施例中，可以获取模型对象的图像的链接地址，再基于链接地址下载模型对象的图像。例如，可以向服务器140请求获取模型对象的图像的链接地址。

与传统模型文件相比，图像文件小，加载快，尤其在网络连接欠佳的情况下，其加载用时明显减小。

而后，在步骤S330中，基于模型对象的图像，对上述面片对象进行贴图。也就是说，将模型对象的图像作为面片对象的材质贴图，以加载该面片对象。模型对象的图像的生成过程将在后文进行描述。

而后，在步骤S340中，配置面片对象的位置和姿态，以便该面片对象始终面向虚拟场景中的虚拟摄像机。通常地，在虚拟场景中有一个或者多个虚拟摄像机，这些虚拟摄像机在场景中的位置可以被用户通过鼠标、键盘等外部设备控制。这样，当用户操作外部设备时，虚拟场景中的虚拟摄像机对象就会随之移动、旋转。计算设备通过该虚拟摄像机的位置进行实时渲染，就得出一系列快速切换的屏幕图像，使得用户感觉就像以第一人称视角在虚拟的场景中漫游一样。

基于本发明实施例的渲染方法300渲染得到的虚拟场景可以如图4所示，显然地，其呈现效果与传统方案中加载复杂模型对象的呈现效果相类似。

下面对模型对象的图像的生成过程进行介绍。

图5示出了根据本发明一个实施例的用于虚拟场景的渲染方法500的流程图。该渲染方法500适于在服务器140中执行。

如图5所示，该渲染方法500始于步骤S510。在步骤S510中，可以创建虚拟场景中的模型对象。

而后，在步骤520中，配置该模型对象，以便渲染该模型对象。一些实施例中，可以对模型对象进行以下配置，或者以下任一配置的组合：调节模型对象的材质；设置模型对象的贴图；调节模型对象的布光；设置模型对象的相机参数；调节模型对象的渲染参数(例如抗锯齿、dmc采样、全局光照采样等参数)。

而后，在步骤S530中，可以基于渲染好的模型对象，生成该模型对象的图像，如图6所示。其中，图像可以是任何格式，例如PNG、JPG等格式。

根据本发明的实施方式，还可以接收客户端120发送过来的图像获取请求，该图像获取请求指示获取模型对象的图像。接着，响应于该图像获取请求，将所请求的模型对象的图像返回给客户端120，以便客户端进行渲染。

如果查找不到该模型对象的图像，则可以将该模型对象(例如该模型对象的完整文件)发送给客户端120。

图7示出了根据本发明一个实施例的客户端120的示意图。如图7所示，对象创建模块710、图像获取模块720和对象配置模块730。

对象创建模块710适于在虚拟场景中创建对应于模型对象的面片对象，图像获取模块720适于获取模型对象的图像。对象配置模块730与图像获取模块720相连接，并适于基于模型对象的图像，对面片对象进行贴图，还适于配置该面片对象的位置和姿态，以便该面片对象始终面向虚拟场景中的虚拟摄像机。

关于客户端120中各模块的详细处理逻辑和实施过程可以参见前文结合图1-图6对渲染方法300和500的相关描述，此处不再赘述。

图8示出了根据本发明一个实施例的服务器140的示意图。如图8所示，服务器140可以包括对象创建模块810、对象配置模块820、图像生成模块830和图像存储模块840。

对象创建模块810适于创建虚拟场景中的模型对象。对象配置模块820适于配置该模型对象，以便渲染该模型对象。图像生成模块830与对象配置模块820相连接，适于基于渲染好的模型对象，生成模型对象的图像。图像存储模块840与图像生成模块830相连接，适于将模型对象的图像与该模型对象相关联地存储。

关于服务器140中各模块的详细处理逻辑和实施过程可以参见前文结合图1-图6对渲染方法300和500的相关描述，此处不再赘述。

综上所述，根据本发明实施例的用于虚拟场景的渲染方案，创建面片对象以及将图像作为面片对象的材质贴图来代替模型对象在虚拟场景中进行展示，具有较好的浏览器兼容性，省去浏览器对各种模型文件的解析和兼容操作。并且，与传统模型文件相比，图像文件小，加载快，尤其在网络连接欠佳的情况下，具备更好的用户体验。此外，还可以优化性能，减少模型面数，从而降低渲染带来的高计算量，还可以省去实时渲染的过程，节约CPU计算能力，减缓发热现象，降低电池耗电量。

这里描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本发明实施例的方法和设备，或者本发明实施例的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如可移动硬盘、U盘、软盘、CD-ROM或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被机器执行时，该机器变成实践本发明实施例的设备。

在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的程序代码中的指令，执行本发明实施例的方法。

以示例而非限制的方式，可读介质包括可读存储介质和通信介质。可读存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在可读介质的范围之内。

在此处所提供的说明书中，算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与本发明实施例的示例一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明实施例也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明实施例的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明实施例的实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明实施例的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明实施例的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明实施例要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明实施例的单独实施例。

本发明还可以包括：B6、如B1所述的方法，还包括：接收客户端发送的图像获取请求，所述图像获取请求指示获取所述模型对象的图像；响应于所述图像获取请求，将所述模型对象的图像返回给所述客户端。B7、如B6所述的方法，还包括：如果不存在所述模型对象的图像，则将所述模型对象发送给所述客户端。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所描述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明实施例的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

此外，上述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行上述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施上述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所描述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明实施例，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明实施例的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明实施例的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明实施例的范围，对本发明实施例所做的公开是说明性的而非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种用于虚拟场景的渲染方法，包括：

在虚拟场景中创建对应于模型对象的面片对象；

获取所述模型对象的图像；

基于所述图像，对所述面片对象进行贴图；以及

配置所述面片对象的位置和姿态，以便所述面片对象始终面向所述虚拟场景中的虚拟摄像机。

2.如权利要求1所述的方法，其中，获取所述模型对象的图像，包括：

获取所述模型对象的图像的链接地址；

基于所述链接地址下载所述模型对象的图像。

3.如权利要求1所述的方法，其中，基于所述图像，对所述面片对象进行贴图，包括：

将所述图像作为所述面片对象的材质贴图。

4.一种用于虚拟场景的渲染方法，包括：

创建所述虚拟场景中的模型对象；

配置所述模型对象，以便渲染所述模型对象；

基于渲染好的所述模型对象，生成所述模型对象的图像；以及

将所述模型对象的图像与所述模型对象相关联地存储。

5.如权利要求1所述的方法，其中，配置所述模型对象，至少包括以下之一：

调节所述模型对象的材质；

设置所述模型对象的贴图；

调节所述模型对象的布光；

设置所述模型对象的相机参数；

调节所述模型对象的渲染参数。

6.一种客户端，适于呈现虚拟场景，并包括：

对象创建模块，适于在虚拟场景中创建对应于模型对象的面片对象；

图像获取模块，适于获取所述模型对象的图像；以及

对象配置模块，适于基于所述图像，对所述面片对象进行贴图；还适于配置所述面片对象的位置和姿态，以便所述面片对象始终面向所述虚拟场景中的虚拟摄像机。

7.一种服务器，包括：

对象创建模块，适于创建所述虚拟场景对应的模型对象；

对象配置模块，适于配置所述模型对象，以便渲染所述模型对象；

图像生成模块，适于基于渲染好的所述模型对象，生成所述模型对象的图像；以及

图像存储模块，适于将所述模型对象的图像与所述模型对象相关联地存储。

8.一种渲染系统，包括：

如权利要求8所述的客户端；以及

如权利要求9所述的服务器。

9.一种计算设备，包括：

一个或多个处理器；和

存储器；

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1-5所述的方法中任一方法的指令。

10.一种存储程序的可读存储介质，所述程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行如权利要求1-5所述的方法中的任一方法。

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