CN113256755B - 图像的渲染方法、智能终端以及存储装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像的渲染方法、智能终端以及存储装置，该渲染方法包括：S101：根据上一帧图像的深度缓冲区域以及上一帧和当前帧图像的模型视图投影矩阵获取当前帧的深度缓冲区；S102：对深度缓冲区进行降采样形成预设层数的纹理；S103：获取待渲染物体包络框的待渲染区域坐标、最小深度值以及纹理进行遮挡查询，判断遮挡查询是否通过，若是，则通过待渲染物体获取新的深度缓冲区，若否；则执行S104；S104：将待渲染物体添加到预设集合，判断遮挡查询是否满足预设条件，若是，则结束渲染，若否，则执行S102。本发明通过多次遮挡查询的方式剔除待渲染物体中被遮挡的部分，减少渲染的数量，渲染效率高，减少了渲染时间。

Description

图像的渲染方法、智能终端以及存储装置

技术领域

本发明涉及模型渲染领域，尤其涉及一种图像的渲染方法、智能终端以及存储装置。

背景技术

在目前图纸设计显示中，很多情况下需要对物体的图像进行渲染，从而方便用户能够更加清楚直观地观察该物体的图像。

现有技术中，在即将渲染的复杂物体的图纸中，往往包含了成千上万甚至几十万个组件，对这些组件进行渲染会极大地耗用计算机的运算量，从而占用程序的大部分运行时间，造成计算机渲染效率低，渲染时间长，影响了用户的使用体验。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种图像的渲染方法、智能终端以及存储装置，通过重投影的方式获取当前帧的深度缓冲区，利用该深度缓冲区降采样获取多层深度值不同的纹理，利用该纹理对待渲染物体进行遮挡查询，并再次利用通过遮挡查询的待渲染物体获取新的深度缓冲区对未通过遮挡查询的待渲染物体进行得到遮挡查询，直至遮挡查询满足预设条件，通过多次遮挡查询的方式剔除待渲染物体中被遮挡的部分，减少了渲染的数量，计算量低且计算简单，渲染效率高，减少了渲染时间。

为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案为：一种图像的渲染方法，所述图像的渲染方法包括：S101：根据上一帧图像的深度缓冲区域以及上一帧和当前帧图像的模型视图投影矩阵获取当前帧的深度缓冲区；S102：对所述深度缓冲区进行降采样形成预设层数的纹理；S103：获取待渲染物体包络框的待渲染区域坐标以及最小深度值，根据所述待渲染区域坐标、最小深度值以及所述纹理进行遮挡查询，判断遮挡查询是否通过，若是，则通过所述待渲染物体获取新的深度缓冲区，若否；则执行S104；S104：将所述待渲染物体添加到预设集合，判断遮挡查询是否满足预设条件，若是，则结束渲染，若否，则执行S102。

进一步地，所述根据上一帧图像的深度缓冲区域以及上一帧和当前帧图像的模型视图投影矩阵获取当前帧的深度缓冲区的步骤具体包括：根据上一帧图像的深度缓冲区获取上一帧图像中像素的深度值，并根据所述深度值、上一帧图像的模型视图投影矩阵、当前帧图像的模型视图投影矩阵进行重投影获取当前帧图像中对应坐标像素的深度值以得到当前帧的深度缓冲区。

进一步地，所述预设层数的纹理中下一层纹理中像素的深度值为上一层纹理中与所述像素对应的采样区域的最小深度值。

进一步地，所述获取待渲染物体包络框的待渲染区域坐标以及最小深度值的步骤具体包括：通过所述待渲染物体的模型视图投影矩阵获取所述待渲染物体包络框在显示屏幕上的待渲染区域坐标以及最小深度值。

进一步地，所述根据所述待渲染区域坐标、最小深度值以及所述纹理进行遮挡查询的步骤具体包括：根据待渲染区域坐标获取所述待渲染物体在所述纹理上的待渲染区域，根据所述待渲染区域中像素的深度值、所述最小深度值进行遮挡查询。

进一步地，所述根据所述待渲染区域中像素的深度值、所述最小深度值进行遮挡查询的步骤具体包括：从最低层级的纹理开始，依层级判断是否存在至少一层级的纹理的待渲染区域中像素的深度值均小于所述最小深度值；若是，则确定所述待渲染物体不可见；若否，则确定所述待渲染物体可见。

进一步地，所述通过所述待渲染物体获取新的深度缓冲区的步骤具体包括：将所述待渲染物体确定为可渲染物体，渲染所述可渲染物体以得到新的深度缓冲区。

进一步地，所述判断遮挡查询是否满足预设条件的步骤具体包括：获取遮挡查询的次数，判断所述次数是否达到预设次数；若是，则确定满足预设条件；若否，则确定不满足预设条件。

基于相同的发明构思，本发明还提出一种智能终端，所述智能终端包括处理器、存储器，所述处理器与所述存储器通信连接，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器根据所述计算机程序执行如上所述的图像的渲染方法。

基于相同的发明构思，本发明又提出一种存储装置，所述存储装置存储有程序数据，所述程序数据被用于执行如上所述的图像的渲染方法。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过重投影的方式获取当前帧的深度缓冲区，利用该深度缓冲区降采样获取多层深度值不同的纹理，利用该纹理对待渲染物体进行遮挡查询，并再次利用通过遮挡查询的待渲染物体获取新的深度缓冲区对未通过遮挡查询的待渲染物体进行得到遮挡查询，直至遮挡查询满足预设条件，通过多次遮挡查询的方式剔除待渲染物体中被遮挡的部分，减少了渲染的数量，计算量低且计算简单，渲染效率高，减少了渲染时间。

附图说明

图1为本发明图像的渲染方法一实施例的流程图；

图2为本发明图像的渲染方法中另一实施例的流程图；

图3为本发明图像的渲染方法中遮挡查询一实施例的流程图；

图4为本发明智能终端一实施例的结构图；

图5为本发明存储装置一实施例的结构图。

具体实施方式

为了使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各个实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

请参阅图1-3，其中，图1为本发明图像的渲染方法一实施例的流程图；图2为本发明图像的渲染方法中另一实施例的流程图；图3为本发明图像的渲染方法中遮挡查询一实施例的流程图。结合附图1-3对本发明的图像的渲染方法作详细说明。

在本实施例中，执行图像的渲染方法的设备为电脑，在其他实施例中，也可以为虚拟机、云平台、服务器以及其他能够加载图像并对其进行渲染的设备。

现有技术中，在浏览具有大量组件的被渲染物体时会发现，很多场景下，该物体的大部分组件最终并没有渲染到屏幕上，很多细小的组件有很大几率会被那些大一点的组件遮挡住，即这些细小的组件并不会被用户看到。很明显，为这些被遮挡住的生成显示数据，并对其进行渲染是不必要的，对这些组件的渲染增加了渲染时间。基于该发现，提出了本发明图像的渲染方法。

在一个实施例中，图像的渲染方法包括：

S101：根据上一帧图像的深度缓冲区域以及上一帧和当前帧图像的模型视图投影矩阵获取当前帧的深度缓冲区。

模型视图投影矩阵为图像的视角矩阵，利用上一帧图像中每一个像素的深度值、视角矩阵以及当前帧图像的视角矩阵进行重投影得到当前帧图像中对应坐标的像素的深度值。其中，深度缓冲区存储有每一个像素的深度值。重投影的计算方式为现有技术，在此不做详述。

在本实施例中，深度缓冲区存储有每一个像素的深度值。根据上一帧图像的深度缓冲区域以及上一帧和当前帧图像的模型视图投影矩阵获取当前帧的深度缓冲区的步骤具体包括：根据上一帧图像的深度缓冲区获取上一帧图像中像素的深度值，并根据深度值、上一帧图像的模型视图投影矩阵、当前帧图像的模型视图投影矩阵进行重投影获取当前帧图像中对应坐标像素的深度值以得到当前帧的深度缓冲区。

在一个具体的实施例中，在GPU获取上一帧图像的深度缓冲区，根据上一帧图像中每一个像素的深度值、上一帧和当前帧的模型视图投影矩阵重投影，得到当前帧对应坐标像素的深度值，从而生成一个新的深度缓冲区Z。

S102：对深度缓冲区进行降采样形成预设层数的纹理。

在本实施例中，预设层数的纹理中下一层纹理中像素的深度值为上一层纹理中与像素对应的采样区域的最小深度值。

其中，预设层数的具体数值可根据实际环境和设计需求进行设置，在此不做限定。

S103：获取待渲染物体包络框的待渲染区域坐标以及最小深度值，根据待渲染区域坐标、最小深度值以及纹理进行遮挡查询，判断遮挡查询是否通过，若是，则通过待渲染物体获取新的深度缓冲区，若否，则执行S104。

在本实施例中，获取待渲染物体包络框的待渲染区域坐标以及最小深度值的步骤具体包括：通过待渲染物体的模型视图投影矩阵获取待渲染物体包络框在显示屏幕上的待渲染区域坐标以及最小深度值。其中，该模型视图投影矩阵为待渲染物体在当前帧的模型视图投影矩阵。

根据待渲染区域坐标、最小深度值以及纹理进行遮挡查询的步骤具体包括：

根据待渲染区域坐标获取待渲染物体在纹理上的待渲染区域，根据待渲染区域中像素的深度值、最小深度值进行遮挡查询。

根据待渲染区域中像素的深度值、最小深度值进行遮挡查询的步骤具体包括：从最低层级的纹理开始，依层级判断是否存在至少一层级的纹理的待渲染区域中像素的深度值均小于所最小深度值；若是，则确定待渲染物体不可见；若否，则确定待渲染物体可见。

在一个优选的实施例中，待查询物体为三维物体，对于即将做遮挡查询的三维物体，使用三维物体在当前帧的模型视图投影矩阵计算得出物体包络框在二维屏幕上即将渲染的坐标区域R，以及深度的最小值n。从最低层级的纹理开始，比较纹理R区域的每一个像素是否都小于n。若是，则物体判断为不可见。若不是，则进入上一层级，进行同样的判断和操作。若直到最高层级都满足不了条件，则判断该物体可见。

通过待渲染物体获取新的深度缓冲区的步骤具体包括：将待渲染物体确定为可渲染物体，渲染可渲染物体以得到新的深度缓冲区。

在本实施例中，将可渲染物体渲染到显示屏幕，渲染该可渲染物体时会在二维缓冲区中记录每一个像素的深度，该二维缓冲区即为新的深度缓冲区。

在一个具体的实施例中，对于即将渲染的每一个物体，使用上一帧图像的深度缓冲区Z进行层级式的遮挡查询，通过该遮挡查询即将该物体渲染到屏幕得到新的深度缓冲区Z′，若不能通过查询，则将其添加到集合V。

S104：将待渲染物体添加到预设集合，判断遮挡查询是否满足预设条件，若是，则结束渲染，若否，则执行S102。

由于第一轮层级式遮挡查询使用的是上一帧图像的视角矩阵进行重投影以获取深度缓冲区，每个像素的深度值是估算出来的，可能会存在错误剔除的情况，所以需要将集合V里的每一个待渲染物体使用深度缓冲区Z′进行第二轮层级式遮挡查询，将通过查询的待渲染物体继续渲染到屏幕。

在本实施例中，判断遮挡查询是否满足预设条件的步骤具体包括：获取遮挡查询的次数，判断次数是否达到预设次数；若是，则确定满足预设条件。

在本实施例中，预设次数为两次，在其他实施例中，也可以为3次以及其他数量，在此不做限定。

本发明在有大量被遮挡物的物体渲染下能有效提高渲染效率，计算量低，在剔除率低的情况下渲染效率几乎不变，通过双层遮挡查询的方式降低了错误剔除率，且大部分计算在CPU端进行，降低了GPU负担，运算简单，可大量并行计算。

有益效果：本发明图像的渲染方法通过重投影的方式获取当前帧的深度缓冲区，利用该深度缓冲区降采样获取多层深度值不同的纹理，利用该纹理对待渲染物体进行遮挡查询，并再次利用通过遮挡查询的待渲染物体获取新的深度缓冲区对未通过遮挡查询的待渲染物体进行得到遮挡查询，直至遮挡查询满足预设条件，通过多次遮挡查询的方式剔除待渲染物体中被遮挡的部分，减少了渲染的数量，计算量低且计算简单，渲染效率高，减少了渲染时间。

基于相同的发明构思，本发明还提出一种智能终端，请参阅图4，图4为本发明智能终端一实施例的结构图，结合图4对本发明的智能终端进行说明。

在本实施例中，智能终端包括处理器、存储器，处理器与存储器通信连接，存储器存储有计算机程序，处理器根据计算机程序执行如上述实施例所述的图像的渲染方法。

基于相同的发明构思，本发明又提出一种存储装置，请参阅图5，图5为本发明存储装置一实施例的结构图。

在本实施例中，存储装置存储有程序数据，该程序数据被用于执行如上述实施例所述的图像的渲染方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端、存储装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立地产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM）、随机存取存储器（英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种图像的渲染方法，其特征在于，所述图像的渲染方法包括：

S101：根据上一帧图像的深度缓冲区域以及上一帧和当前帧图像的模型视图投影矩阵获取当前帧的深度缓冲区；

S102：对所述深度缓冲区进行降采样形成预设层数的纹理；

S103：获取待渲染物体包络框的待渲染区域坐标以及最小深度值，根据所述待渲染区域坐标、最小深度值以及所述纹理进行遮挡查询，判断遮挡查询是否通过，若是，则通过所述待渲染物体获取新的深度缓冲区，若否，则执行S104；

S104：将所述待渲染物体添加到预设集合，判断遮挡查询是否满足预设条件，若是，则结束渲染，若否，则执行S102。

2.如权利要求1所述的图像的渲染方法，其特征在于，所述根据上一帧图像的深度缓冲区域以及上一帧和当前帧图像的模型视图投影矩阵获取当前帧的深度缓冲区的步骤具体包括：

根据上一帧图像的深度缓冲区获取上一帧图像中像素的深度值，并根据所述深度值、上一帧图像的模型视图投影矩阵、当前帧图像的模型视图投影矩阵进行重投影获取当前帧图像中对应坐标像素的深度值以得到当前帧的深度缓冲区。

3.如权利要求1所述的图像的渲染方法，其特征在于，所述预设层数的纹理中下一层纹理中像素的深度值为上一层纹理中与所述像素对应的采样区域的最小深度值。

4.如权利要求1所述的图像的渲染方法，其特征在于，所述获取待渲染物体包络框的待渲染区域坐标以及最小深度值的步骤具体包括：

通过所述待渲染物体的模型视图投影矩阵获取所述待渲染物体包络框在显示屏幕上的待渲染区域坐标以及最小深度值。

5.如权利要求1所述的图像的渲染方法，其特征在于，所述根据所述待渲染区域坐标、最小深度值以及所述纹理进行遮挡查询的步骤具体包括：

根据待渲染区域坐标获取所述待渲染物体在所述纹理上的待渲染区域，根据所述待渲染区域中像素的深度值、所述最小深度值进行遮挡查询。

6.如权利要求5所述的图像的渲染方法，其特征在于，所述根据所述待渲染区域中像素的深度值、所述最小深度值进行遮挡查询的步骤具体包括：

从最低层级的纹理开始，依层级判断是否存在至少一层级的纹理的待渲染区域中像素的深度值均小于所述最小深度值；

若是，则确定所述待渲染物体不可见；

若否，则确定所述待渲染物体可见。

7.如权利要求1所述的图像的渲染方法，其特征在于，所述通过所述待渲染物体获取新的深度缓冲区的步骤具体包括：

将所述待渲染物体确定为可渲染物体，渲染所述可渲染物体以得到新的深度缓冲区。

8.如权利要求1所述的图像的渲染方法，其特征在于，所述判断遮挡查询是否满足预设条件的步骤具体包括：

获取遮挡查询的次数，判断所述次数是否达到预设次数；

若是，则确定满足预设条件；

若否，则确定不满足预设条件。

9.一种智能终端，其特征在于，所述智能终端包括处理器、存储器，所述处理器与所述存储器通信连接，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器根据所述计算机程序执行如权利要求1-8任一项所述的图像的渲染方法。

10.一种存储装置，其特征在于，所述存储装置存储有程序数据，所述程序数据被用于执行如权利要求1-8任一项所述的图像的渲染方法。

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