CN113628321A - 一种大型工业三维模型渲染的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种大型工业三维模型渲染的方法，包括以下步骤：S1.建模工程师根据实际的工业现场布局，并导出模型文件；S2.建模工程师、前端开发人员评估模型文件，若模型文件符合开发规范，则进行步骤S3；否则，返回步骤S1；S3.前端开发人员渲染模型，具体包括：S31.加载模型；S32.通过模型压缩工具，对网格模型进行压缩；S33.如果是首次加载模型，则将文件缓存到indexDB中；若不是首次加载该模型，则直接在indexDB查询对应模型，获取二进制数据；S34.判断模型是否含有动画，若解析完的模型数据中带有动画数据，则使用ANIMATION_MIXER工具渲染动画；否则，直接使用GLTF_LOADER渲染。该方法能够利用浏览器随时随地加载、渲染三维模型，大大减少企业的软件开发、应用成本。
Description
【技术领域】
本发明涉及模型渲染的技术领域，特别是一种大型工业三维模型渲染的方法。
【背景技术】
1、OpenGL(Open Graphics Library：开放图形库或者开放式图形库)是用于渲染2D、3D矢量图形的跨语言、跨平台的应用程序编程接口(API)。这个接口由近350个不同的函数调用组成，用来绘制从简单的图形比特到复杂的三维景象。而另一种程序接口系统是仅用于Microsoft Windows上的Direct3D。OpenGL常用于CAD、虚拟现实、科学可视化程序和电子游戏开发。
2、WebGL提供了通过浏览器直接和底层的OpenGL库打交道的能力。
3、three.js是在WebGL的基础上进行了进一步封装和简化的工具库，也可以称其为“三维引擎”。经过three.js的封装后，屏蔽了所有的WebGL的细节，前端人员可以向开发正常的JS程序一样制作3D场景。
4、Web Worker是HTML5标准的一部分，这一规范定义了一套API，它允许一段JavaScript程序运行在主线程之外的另外一个线程中。
利用上述技术及其关联技术(javaScript等)，可以实现超大三维模型(一般不大于2G)在Web浏览器的加载、渲染、交互。但是，目前工业世界大型三维模型只能在指定的三维客户端程序中运行，现提出一种大型工业三维模型渲染的方法。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种大型工业三维模型渲染的方法，能够利用浏览器随时随地加载、渲染三维模型，大大减少企业的软件开发、应用成本。
为实现上述目的，本发明提出了一种大型工业三维模型渲染的方法，包括以下步骤：
S1.建模工程师根据实际的工业现场布局，并导出模型文件；
S2.建模工程师、前端开发人员评估模型文件，若模型文件符合开发规范，则进行步骤S3；否则，返回步骤S1；
S3.前端开发人员渲染模型，具体包括：
S31.加载大模型；
S32.通过模型压缩工具，对网格模型进行压缩；
S33.如果是首次加载模型，则将文件缓存到indexDB中；若不是首次加载该模型，则直接在indexDB查询对应模型，获取二进制数据；
S34.判断模型是否含有动画，使用THREEJS提供的GLTF_LOADER工具解析加载的文件，若解析完的模型数据中带有动画数据，则使用ANIMATION_MIXER工具渲染动画；否则，直接使用GLTF_LOADER渲染。
作为优选，步骤S1中，建模工程师通过建模软件制作三维模型，并根据前端工程师的需求，导出相应格式的模型文件，包括obj+mtl,gltf/glb,fbx等格式文件，优选采用gltf/glb格式的模型文件。
作为优选，步骤S2中，评估模型的方法为：通过模型预览工具，对模型的结构、组件命名展开评审，对于不符合开发规范的模型文件，返回步骤S1，将需要修改的部分进行调整、修改；对于符合开发规范的模型文件，进行步骤S3的操作。
作为优选，步骤S2中，采用的模型预览工具为GLTF-VIEW。
作为优选，步骤S31中，使用web worker多线程加载模型。
作为优选，步骤S32中采用gltf-pipeline模型压缩工具，对网格模型进行压缩，若压缩成功，则利用Basis Universal GPU纹理技术，将模型中的贴图转化为basic文件；否则，返回步骤S1。
作为优选，将模型中的贴图转化为basic文件后，再次判断是否压缩成功，若压缩成功，则进入步骤S33；否则，返回步骤S1。
作为优选，步骤S32中，对网格模型进行压缩的压缩比为10:1。
作为优选，步骤S34中，在判断模型是否含有动画之前，先使用剔除技术剔除不需要渲染的模型部分。
本发明的有益效果：本发明提高了浏览器渲染模型的上限，可以流畅的渲染2G左右的超大模型(一般在桌面级应用也很少会单独渲染如此大的模型)，极大的降低了大模型的渲染门槛，节约了企业的软件成本。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明实施例1的流程图。
【具体实施方式】
本发明一种大型工业三维模型渲染的方法，包括以下步骤：
S1.建模工程师根据实际的工业现场布局，建模工程师通过blender、CINEMA4D等建模软件制作三维模型，并根据前端工程师的需求，导出相应格式的模型文件，包括obj+mtl,gltf/glb,fbx等格式文件，优选采用gltf/glb格式的模型文件；
S2.建模工程师、前端开发人员评估模型文件，通过GLTF-VIEW等模型预览工具，对模型的结构、组件命名展开评审，对于不符合开发规范的模型文件，返回步骤S1，由建模工程师将需要修改的部分进行调整、修改；对于符合开发规范的模型文件，进行步骤S3的操作；
S3.前端开发人员渲染模型，具体包括：
S31.采用分包流式的手段加载大模型，分包流式是指将一个大文件拆分成多个数据包，利用web worker等js工具，多线程的加载这些数据包，最终汇总到主线程中，优选使用web worker多线程加载模型；
S32.采用gltf-pipeline模型压缩工具，对网格模型进行压缩，压缩比为10:1左右，gltf-pipeline并不会压缩模型中的纹理贴图，若压缩成功，则利用Basis UniversalGPU纹理技术，将模型中的贴图转化为basic文件；否则，返回步骤S1；将模型中的贴图转化为basic文件后，再次判断是否压缩成功，若压缩成功，则进入步骤S33；否则，返回步骤S1；
S33.如果是首次加载模型，则将文件缓存到indexDB中；若不是首次加载该模型，则直接在indexDB查询对应模型，获取二进制数据；indexDB具有良好的查询性能，理论上可以无限拓展的缓存空间，因此优选使用indexDB缓存技术，对模型进行缓存；
S34.判断模型是否含有动画，使用THREEJS提供的GLTF_LOADER工具解析加载的文件，若解析完的模型数据中带有动画数据，则使用ANIMATION_MIXER工具渲染动画；否则，直接使用GLTF_LOADER渲染。
进一步地，步骤S34中，在判断模型是否含有动画之前，先使用剔除技术(Culling)剔除不需要渲染的模型部分，剔除技术是指，只渲染我们需要渲染的部分，选择性放弃渲染不重要的物体，剔除技术一般有视椎体剔除、遮挡剔除、背面渲染剔除等，本质上都是为了减少渲染的物体数量来达到提升渲染效率的目的。
实施例1
参阅图1，本发明一种大型工业三维模型渲染的方法，包括以下步骤：
1、建模工程师根据工业现场实际产线布局，使用blender建模软件绘制1:1的产线模型，导出GLB/GLTF格式的文件，提供到前端开发人员。
2、建模工程师与前端开发人员评审设计好的模型初稿，针对组件结构、命名规范等展开讨论，若需要修改，则由建模工程师调整、修改后重新导出，直至符合开发规范(这里的开发规范是指软件开发规范，在大型模型所需要解析的数据结构一般比较庞大，因此需要更多的约定和约束来规范模型的数据结构)。
3、前端开发人员利用gltf-pipeline技术，压缩网格模型，再利用Google basisuniversal技术，将贴图转化为basic文件。
4、如果是首次加载模型，则由运维人员先将压缩完的模型上传文件服务器，然后前端开发人员利用web worker技术，分布式下载文件流，并将文件缓存到indexDB中；若不是首次加载该模型，则直接在indexDB查询对应模型，获取二进制数据(GLB格式是天然的二进制文件，在indexDB中可以免去二进制转换的时间，因此效率较高)。
5、前端工程师使用THREEJS提供的GLTF_LOADER工具解析加载的文件，若解析完的模型数据中带有动画数据，则使用ANIMATION_MIXER工具渲染动画，否则直接使用GLTF_LOADER渲染即可。
6、完成渲染。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种大型工业三维模型渲染的方法，其特征在于：依次包括以下步骤：
S1.建模工程师根据实际的工业现场布局，并导出模型文件；
S2.建模工程师、前端开发人员评估模型文件，若模型文件符合开发规范，则进行步骤S3；否则，返回步骤S1；
S3.前端开发人员渲染模型，具体包括：
S31.加载模型；
S32.通过模型压缩工具，对网格模型进行压缩；
S33.如果是首次加载模型，则将文件缓存到indexDB中；若不是首次加载该模型，则直接在indexDB查询对应模型，获取二进制数据；
S34.判断模型是否含有动画，使用THREEJS提供的GLTF_LOADER工具解析加载的文件，若解析完的模型数据中带有动画数据，则使用ANIMATION_MIXER工具渲染动画；否则，直接使用GLTF_LOADER渲染。
2.如权利要求1所述的一种大型工业三维模型渲染的方法，其特征在于：步骤S1中，建模工程师通过建模软件制作三维模型，并根据前端工程师的需求，导出相应格式的模型文件，包括obj+mtl,gltf/glb,fbx格式文件。
3.如权利要求1所述的一种大型工业三维模型渲染的方法，其特征在于：步骤S2中，评估模型的方法为：通过模型预览工具，对模型的结构、组件命名展开评审，对于不符合开发规范的模型文件，返回步骤S1，将需要修改的部分进行调整、修改；对于符合开发规范的模型文件，进行步骤S3的操作。
4.如权利要求3所述的一种大型工业三维模型渲染的方法，其特征在于：步骤S2中，采用的模型预览工具为GLTF-VIEW。
5.如权利要求1所述的一种大型工业三维模型渲染的方法，其特征在于：步骤S31中，使用web worker多线程加载模型。
6.如权利要求1所述的一种大型工业三维模型渲染的方法，其特征在于：步骤S32中采用gltf-pipeline模型压缩工具，对网格模型进行压缩，若压缩成功，则利用BasisUniversal GPU纹理技术，将模型中的贴图转化为basic文件；否则，返回步骤S1。
7.如权利要求6所述的一种大型工业三维模型渲染的方法，其特征在于：将模型中的贴图转化为basic文件后，再次判断是否压缩成功，若压缩成功，则进入步骤S33；否则，返回步骤S1。
8.如权利要求6所述的一种大型工业三维模型渲染的方法，其特征在于：步骤S32中，对网格模型进行压缩的压缩比为10:1。
9.如权利要求6所述的一种大型工业三维模型渲染的方法，其特征在于：步骤S34中，在判断模型是否含有动画之前，先使用剔除技术剔除不需要渲染的模型部分。
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