CN112258616A - 一种SketchUp到D5渲染器实时渲染的数据转换方法 - Google Patents
一种SketchUp到D5渲染器实时渲染的数据转换方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种SketchUp到D5渲染器实时渲染的数据转换方法，通过SketchUp插件读取当前项目的模型信息，处理后发送给Native连接模块做进一步的优化，最后同步到D5渲染器中，本发明通过对SketchUp的所有内建材质类型进行解析，获得了良好的材质对应效果，几乎所有内建材质都可以在同步后反映出来，同时在Native模块中对模型数据进行了优化，让相同材质的模型进行合并，优化后不但提高了同步后的渲染速度，还使渲染效果得到了很大的改善。
Description
技术领域
本发明涉及3D数据转换，尤其涉及一种SketchUp到D5渲染器实时渲染的数据转换方法。
背景技术
TwinMotion一款专为建筑需求而设计的工具集该技术是将SketchUp项目同步到UnrealEngine中的一个插件，用户可以将SketchUp项目中的模型导入到UnrealEngine中进行实时可视化。主要原理是对SketchUp的数据结构进行遍历并转换到UnrealEngine可识别的格式，其缺点有：
1.Socket连接：TwinMotion采用短连接，每次更新后必须重新连接；
2.导出速度：TwinMotion的导出速度相对较慢；
3.材质对应：TwinMotion导出的材质存在不能跟SketchUp中的材质一一对应的情况；
4.模型：TwinMotion未对SketchUp产生的模型数据进行优化，在某些情形下会影响渲染效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提供一种SketchUp到D5渲染器实时渲染的数据转换方法。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：一种SketchUp到D5渲染器实时渲染的数据转换方法，通过SketchUp插件读取当前项目的模型信息，处理后发送给Native连接模块做进一步的优化，最后同步到D5渲染器中，其具体包括以下步骤为：
S1：首先通过Mesh筛选和生成过程，产生有效的可以导出的Mesh集合，具体为：
(1)筛选有效模型
SketchUp中的ruby自带了一种ruby的libffi包装器Fiddle，在SketchUp插件的ruby脚本中，实现fiddle可以调用dll中的c语言方法连接到native模块实现导出，而在SketchUp中的ruby api中则提供了SketchUp.active_model接口，整个模型的整个mesh数据都包含在这个model中，对这个model中的entities进行遍历，最终目的是遍历到模型中的所有face，以face作为最小单位进行mesh的处理，在该插件需要处理的entity主要有三种：face，group,componentInstance.，遍历到face就取到face中的mesh，并调用dll方法进行数据传递，若是遇到isHidden为true的face则跳过不进行处理；遍历到group就对group.entities进行如上的遍历直到最底层的face为止；遍历到componentInstance也相应的对definition.entities进行遍历；
(2)Mesh生成：模型材质抽取和模型三维数据抽取
a.在Face接口的PolygonMesh函数中，SketchUp会提供计算好的模型顶点、贴图坐标以及法线数据等，然后SketchUp会将这些数据转换为Native模块可以识别的格式，并调用函数将数据发送过去；
b.材质抽取由专门的SketchUp.active_model.materials实现，SketchUp中的材质信息全岛存储在这个array里，不同的材质会有不同的唯一标识符和名称，我们在传递材质数据的时候主要是以材质名称作为关键字，对于有材质贴图的材质会把图片导出到指定的文件夹中，对于每一种material都会读取颜色，反射率，贴图等各种信息，然后把这些信息组合到XML中并发送给Native模块；
c.将上述a和b中数据及信息转换成D5渲染器内部可以处理的格式之后，发送到Native连接模块进行下一步处理,，同时在SketchUp里面模型材质数据的导出过程开始之前，先测试跟D5渲染器的连接，没有问题后所有数据发送到Native模块，之后调用相应的函数将发送的数据通过Socket发送到渲染器中，若出现连接问题，出现错误提示，提示用户当前状态，用户根据返回的错误码，并且用户需要根据错误提示采取的下一步操作，直至与D5渲染器连接正常；
S2：Native连接模块接收模型数据，并将数据传到GPU上进行优化，其具体步骤为：
(1)准备数据：需要将数据转换为可以被GPU处理的格式；
(2)调用CUDA C函数，将数据上传到GPU；
(3)调用CUDA核，对模型进行优化；
(4)调用CUDA C函数，将数据从GPU数组拷贝回CPU数组中；
(5)调用Socket函数，将合并后的模型数据和材质数据转换为字符串，通过Socket将数据发送到D5渲染器中进行渲染。
本发明进一步限定技术方案：
前述的在S2(1)中准备数据，其具体为：将所有的顶点数据、所有的法线数据分别打包到两个大数组中，然后再上传到GPU，同时将所有的Transform矩阵也需要打包起来，对于每个顶点或法线，都额外存储了一个Transform数组的索引，用来获取对当前坐标进行转换的矩阵，需要将数据转换为可以被GPU处理的格式。
前述的在S2(2)中先在CPU分配好打包的存储空间，将数据复制过去，然后再GPU分配同样大小的存储空间，调用CUDA C函数，进行数据上传。
前述的在S2(3)中对模型进行优化，具体为：将模型的顶点和法线用Transform矩阵进行变换，对于每个CUDA线程，用线程ID作为索引，从打包的顶点或法线数组里选择一个点，然后从打包的Transform矩阵数组中读取这个点对应的Transform，这样每个顶点的变换都是并行的，然后将材质相同的模型变换后的顶点组合到一个新的模型中，使得相同材质的模型进行合并。
本发明的有益效果是：
1.本发明基础采用了持久的连接，只要连接一次之后，用户每次更新模型之后就可以立即反映到D5渲染器中，不需要用户再选择或者多操作什么；
2.材质对应：本发明通过对SketchUp的所有内建材质类型进行解析，获得了良好的材质对应效果，几乎所有内建材质都可以在同步后反映出来。
3.模型优化：本发明在Native模块中对模型数据进行了优化，让相同材质的模型进行合并，不但提高了同步后的渲染速度，还使渲染效果得到了很大的改善。
4.导出类型筛选：本发明实现了用户对导出模型类别的筛选，例如用户可以只导出窗户或者屋顶。
附图说明
图1为实施例1整体流程图；
图2为实施例1中S1的具体流程图；
图3为实施例1中S2的具体流程图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种SketchUp到D5渲染器实时渲染的数据转换方法，如图1所示，通过SketchUp插件读取当前项目的模型信息，处理后发送给Native连接模块做进一步的优化，最后同步到D5渲染器中，其具体包括以下步骤为：
S1：如图2所示，首先通过Mesh筛选和生成过程，产生有效的可以导出的Mesh集合，具体为：
(1)筛选有效模型
SketchUp中的ruby自带了一种ruby的libffi包装器Fiddle，在SketchUp插件的ruby脚本中，实现fiddle可以调用dll中的c语言方法连接到native模块实现导出，而在SketchUp中的ruby api中则提供了SketchUp.active_model接口，整个模型的整个mesh数据都包含在这个model中，对这个model中的entities进行遍历，最终目的是遍历到模型中的所有face，以face作为最小单位进行mesh的处理，在该插件需要处理的entity主要有三种：face，group,componentInstance.，遍历到face就取到face中的mesh，并调用dll方法进行数据传递，若是遇到isHidden为true的face则跳过不进行处理；遍历到group就对group.entities进行如上的遍历直到最底层的face为止；遍历到componentInstance也相应的对definition.entities进行遍历；
(2)Mesh生成：模型材质抽取和模型三维数据抽取
a.在Face接口的PolygonMesh函数中，SketchUp会提供计算好的模型顶点、贴图坐标以及法线数据等，然后SketchUp会将这些数据转换为Native模块可以识别的格式，并调用函数将数据发送过去；
b.材质抽取由专门的SketchUp.active_model.materials实现，SketchUp中的材质信息全岛存储在这个array里，不同的材质会有不同的唯一标识符和名称，我们在传递材质数据的时候主要是以材质名称作为关键字，对于有材质贴图的材质会把图片导出到指定的文件夹中，对于每一种material都会读取颜色，反射率，贴图等各种信息，然后把这些信息组合到XML中并发送给Native模块；
c.将上述a和b中数据及信息转换成D5渲染器内部可以处理的格式之后，发送到Native连接模块进行下一步处理,，同时在SketchUp里面模型材质数据的导出过程开始之前，先测试跟D5渲染器的连接，没有问题后所有数据发送到Native模块，之后调用相应的函数将发送的数据通过Socket发送到渲染器中，若出现连接问题，出现错误提示，提示用户当前状态，用户根据返回的错误码，并且用户需要根据错误提示采取的下一步操作，直至与D5渲染器连接正常；
S2：如图3所示，Native连接模块接收模型数据，并将数据传到GPU上进行优化，其具体步骤为：
(1)准备数据：将所有的顶点数据、所有的法线数据分别打包到两个大数组中，然后再上传到GPU，同时将所有的Transform矩阵也需要打包起来，对于每个顶点或法线，都额外存储了一个Transform数组的索引，用来获取对当前坐标进行转换的矩阵，需要将数据转换为可以被GPU处理的格式；
(2)先在CPU分配好打包的存储空间，将数据复制过去，然后再GPU分配同样大小的存储空间，调用CUDA C函数，将数据上传到GPU；
(3)调用CUDA核，对模型进行优化，具体为：将模型的顶点和法线用Transform矩阵进行变换，对于每个CUDA线程，用线程ID作为索引，从打包的顶点或法线数组里选择一个点，然后从打包的Transform矩阵数组中读取这个点对应的Transform，这样每个顶点的变换都是并行的，然后将材质相同的模型变换后的顶点组合到一个新的模型中，使得相同材质的模型进行合并；
(4)调用CUDA C函数，将数据从GPU数组拷贝回CPU数组中；
(5)调用Socket函数，将合并后的模型数据和材质数据转换为字符串，通过Socket将数据发送到D5渲染器中进行渲染。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种SketchUp到D5渲染器实时渲染的数据转换方法，其特征在于：通过SketchUp插件读取当前项目的模型信息，处理后发送给Native连接模块做进一步的优化，最后同步到D5渲染器中，其具体包括以下步骤为：
S1：首先通过Mesh筛选和生成过程，产生有效的可以导出的Mesh集合，具体为：
(1)筛选有效模型
SketchUp中的ruby自带了一种ruby的libffi包装器Fiddle，在SketchUp插件的ruby脚本中，实现fiddle可以调用dll中的c语言方法连接到native模块实现导出，而在SketchUp中的ruby api中则提供了SketchUp.active_model接口，整个模型的整个mesh数据都包含在这个model中，对这个model中的entities进行遍历，最终目的是遍历到模型中的所有face，以face作为最小单位进行mesh的处理，在该插件需要处理的entity主要有三种：face，group,componentInstance.，遍历到face就取到face中的mesh，并调用dll方法进行数据传递，若是遇到isHidden为true的face则跳过不进行处理；遍历到group就对group.entities进行如上的遍历直到最底层的face为止；遍历到componentInstance也相应的对definition.entities进行遍历；
(2)Mesh生成：模型材质抽取和模型三维数据抽取
a.在Face接口的PolygonMesh函数中，SketchUp会提供计算好的模型顶点、贴图坐标以及法线数据等，然后SketchUp会将这些数据转换为Native模块可以识别的格式，并调用函数将数据发送过去；
b.材质抽取由专门的SketchUp.active_model.materials实现，SketchUp中的材质信息全岛存储在这个array里，不同的材质会有不同的唯一标识符和名称，我们在传递材质数据的时候主要是以材质名称作为关键字，对于有材质贴图的材质会把图片导出到指定的文件夹中，对于每一种material都会读取颜色，反射率，贴图等各种信息，然后把这些信息组合到XML中并发送给Native模块；
c.将上述a和b中数据及信息转换成D5渲染器内部可以处理的格式之后，发送到Native连接模块进行下一步处理,，同时在SketchUp里面模型材质数据的导出过程开始之前，先测试跟D5渲染器的连接，没有问题后所有数据发送到Native模块，之后调用相应的函数将发送的数据通过Socket发送到渲染器中，若出现连接问题，出现错误提示，提示用户当前状态，用户根据返回的错误码，并且用户需要根据错误提示采取的下一步操作，直至与D5渲染器连接正常；
S2：Native连接模块接收模型数据，并将数据传到GPU上进行优化，其具体步骤为：
(1)准备数据：需要将数据转换为可以被GPU处理的格式；
(2)调用CUDA C函数，将数据上传到GPU；
(3)调用CUDA核，对模型进行优化；
(4)调用CUDA C函数，将数据从GPU数组拷贝回CPU数组中；
(5)调用Socket函数，将合并后的模型数据和材质数据转换为字符串，通过Socket将数据发送到D5渲染器中进行渲染。
2.根据权利要求1所述的SketchUp到D5渲染器实时渲染的数据转换方法，其特征在于，在S2(1)中准备数据，其具体为：将所有的顶点数据、所有的法线数据分别打包到两个大数组中，然后再上传到GPU，同时将所有的Transform矩阵也需要打包起来，对于每个顶点或法线，都额外存储了一个Transform数组的索引，用来获取对当前坐标进行转换的矩阵，需要将数据转换为可以被GPU处理的格式。
3.根据权利要求1所述的SketchUp到D5渲染器实时渲染的数据转换方法，其特征在于，在S2(2)中先在CPU分配好打包的存储空间，将数据复制过去，然后再GPU分配同样大小的存储空间，调用CUDA C函数，进行数据上传。
4.根据权利要求1所述的SketchUp到D5渲染器实时渲染的数据转换方法，其特征在于，在S2(3)中对模型进行优化，具体为：将模型的顶点和法线用Transform矩阵进行变换，对于每个CUDA线程，用线程ID作为索引，从打包的顶点或法线数组里选择一个点，然后从打包的Transform矩阵数组中读取这个点对应的Transform，这样每个顶点的变换都是并行的，然后将材质相同的模型变换后的顶点组合到一个新的模型中，使得相同材质的模型进行合并。
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