CN113781658A

CN113781658A - 一种流式处理3d模型数据的方法及装置

Info

Publication number: CN113781658A
Application number: CN202110934905.6A
Authority: CN
Inventors: 李韬; 夏宇翔
Original assignee: Changsha Mourui Network Technology Co ltd
Current assignee: Changsha Mourui Network Technology Co ltd
Priority date: 2021-08-16
Filing date: 2021-08-16
Publication date: 2021-12-10
Anticipated expiration: 2041-08-16

Abstract

本申请提供一种流式处理3D模型数据的方法及装置，所述3D模型数据以数据块形式保存；获取所述3D模型数据的数据块，所述数据块包括数据块类型数据、数据块字节数数据；根据所述数据块字节数数据获取数据块的大小；当获取到指定大小的字节数的数据块后，根据所述数据块类型数据选择对应的解析函数解析获取的数据块，以完成3D模型数据的处理。

Description

一种流式处理3D模型数据的方法及装置

技术领域

本申请涉及计算机领域，尤其涉及一种流式处理3D模型数据的方法及装置。

背景技术

目前市面上有大量的3D模型格式，但是所有的3D模型格式都是要求先把整个3D模型文件都加载都内存，然后才能开始解析，全部解析完了才能开始进行展示。这种加载解析方式对CPU的使用率很低，加载解析速度很慢，模型使用者需要等待较长时间才能看到3D模型。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种流式处理3D模型数据的方法及装置，实现3D模型的渐进式加载和解析，能减小加载解析时的内存峰值并且大幅减少模型加载等待时间。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

根据本申请的第一方面，提供一种流式处理3D模型数据的方法，所述3D模型数据以数据块形式保存；

获取所述3D模型数据的数据块，所述数据块包括数据块类型数据、数据块字节数数据；

根据所述数据块字节数数据获取数据块的大小；

当获取到指定大小的字节数的数据块后，根据所述数据块类型数据选择对应的解析函数解析获取的数据块，以完成3D模型数据的处理。

可选的，所述数据块还包括对齐数据，所述对齐数据用于对齐数据的起始地址。

可选的，所述数据块的数据类型包括网格数据、动画数据、材质数据和纹理数据。

可选的，所述网格数据包括模型几何数据、骨骼数据和骨骼权重数据；

每一种数据类型的数据被集合为一个或多个数据块，所述数据块包括数据块类型数据、数据块字节数数据、对齐字节数数据和若干对齐字节；所述数据块类型数据用于标记数据类型。

可选的，所述模型几何数据包括数据块类型数据和子模型几何数据；

所述子模型几何数据的数据块包括数据块字节数数据、对齐字节数数据和若干对齐字节；

所述子模型几何数据包括变换矩阵、标志位数据、材质索引数据和子模型名称数据；所述标志位数据用于标识是否有数据复用、是否有法线数据、是否有坐标数据和是否有数据压缩。

可选的，所述骨骼数据的数据块包括数据块类型数据、数据块字节数数据、对齐字节数数据、若干对齐字节和骨骼节点，所述骨骼节点包括骨骼标识、变换矩阵和骨骼名。

可选的，所述骨骼权重数据的数据块包括子模型骨骼索引数据、子模型骨骼权重数据、数据块类型数据、数据块字节数数据、对齐字节数数据和若干对齐字节；

所述子模型骨骼权重数据的数据块包括数据块字节数数据、对齐字节数数据和若干对齐字节；

所述子模型骨骼权重数据包括子模型标识、子模型关联的骨骼标识列表、子模型每个顶点的骨骼数量列表和顶点的骨骼索引与骨骼权重数据列表。

可选的，所述动画数据的数据块包括数据块类型数据、数据块字节数数据、对齐字节数数据和若干对齐字节；

所述动画包括骨骼动画与刚体动画；所述动画数据还包括动画的持续时间与每秒采样数数据、位标志数据，位标志数据包含动画是否进行数据压缩的信息；

骨骼动画数据包括数据块类型数据、相关骨骼的时间轴列表与变换矩阵列表；刚体动画数据包括每个相关子模型的位移、旋转、缩放三部分动画数据；对于每部分动画数据，都包含了该部分动画数据的数据块类型数据；

若所述动画采用数据压缩，则时间轴列表数据以及动画变换数据都采用压缩方式添加。

根据本申请的第二方面，提供一种流式处理3D模型数据的装置，所述3D模型数据以数据块形式保存，所述装置包括，

第一获取模块，获取所述3D模型数据的数据块，所述数据块包括数据块类型数据、数据块字节数数据；

第二获取模块，根据所述数据块字节数数据获取数据块的大小；

解析处理模块，当获取到指定大小的字节数的数据块后，根据所述数据块类型数据选择对应的解析函数解析获取的数据块，以完成3D模型数据的处理。

根据本申请的第三方面，提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

由上述描述可知，本申请将3D模型格式数据以数据块的形式保存，当获取到指定大小的字节数时，根据数据类型选择对应的解析函数解析获取的数据块，解析过程可以异步执行，可以做到获取一个数据块，就解析一个数据块，可实现对一个3D模型文件一部分一部分的加载，加载一部分就解析一部分并且展示一部分，实现渐进式加载、解析与展示，能减小加载解析时的内存峰值并且大幅减少模型加载等待时间，使模型使用者很快就能逐块地看到3D模型，大幅提高模型使用者的3D模型加载体验。

附图说明

图1是本申请一示例性实施例示出的一种流式处理3D模型数据的方法的示意图；

图2是本申请一示例性实施例示出的一种3D模型格式整体结构图；

图3是本申请一示例性实施例示出的一种网格数据结构图；

图4是本申请一示例性实施例示出的一种模型几何数据结构图；

图5是本申请一示例性实施例示出的一种骨骼数据结构图；

图6是本申请一示例性实施例示出的一种骨骼权重数据结构图；

图7是本申请一示例性实施例示出的一种动画数据整体结构图；

图8是本申请一示例性实施例示出的一种骨骼动画数据结构图；

图9是本申请一示例性实施例示出的一种刚体动画数据结构图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

参见图1，图1是本申请一示例性实施例示出的一种流式处理3D模型数据的方法的示意图。

一种流式处理3D模型数据的方法，包括：

步骤100，获取所述3D模型数据的数据块，数据块包括数据块类型数据、数据块字节数数据。

3D模型数据根据数据类型的不同以数据块形式进行保存，该数据块包括数据块类型数据、数据块字节数数据。数据块类型数据标识该数据块的类型，数据块类型主要包括一级类型数据和二级数据类型。其中，一级数据类型有：网格数据类型、骨骼数据类型、子模型骨骼权重数据类型、动画列表数据类型、材质数据类型和纹理数据类型等。二级数据类型有：蒙皮骨骼动画数据类型、刚体位移帧动画数据类型、刚体旋转帧动画数据类型、刚体缩放帧动画数据类型等。数据块字节数数据用来标识数据块的数据量大小。数据块类型数据、数据块字节数数据可采用32位的数据。

在其中一个实施例中，数据块还包括对齐数据，对齐数据用于对齐数据的起始地址。对齐数据可以是一个8位的对齐字节数数据与若干对齐字节，用于在数据块被加载到内存时，能保证后续数据的起始地址是32的倍数，能大幅提高后续数据块中数据的读取速度。

在其中一个实施例中，数据块的数据类型包括网格数据、动画数据、材质数据和纹理数据。

网格数据包括模型几何数据、骨骼数据和骨骼权重数据三种数据类型。每一种数据类型的数据被集合为一个或多个数据块，数据块包括数据块类型数据、数据块字节数数据、对齐字节数数据和若干对齐字节。

模型几何数据包括数据块类型数据和若干个子模型的子模型几何数据。子模型几何数据的数据块包括该数据块的数据块字节数数据、对齐字节数数据和若干对齐字节。子模型几何数据还包括变换矩阵、标志位数据、材质索引数据和子模型名称数据；标志位数据用于标识是否有数据复用、是否有法线数据、是否有坐标数据和是否有数据压缩。

骨骼数据的数据块包括数据块类型数据、数据块字节数数据、对齐字节数数据、若干对齐字节和骨骼节点，骨骼节点包括骨骼标识、变换矩阵和骨骼名。

骨骼权重数据的数据块包括子模型骨骼索引数据、子模型骨骼权重数据、数据块类型数据、数据块字节数数据、对齐字节数数据和若干对齐字节。子模型骨骼权重数据的数据块包括数据块字节数数据、对齐字节数数据和若干对齐字节。子模型骨骼权重数据包括子模型标识、子模型关联的骨骼标识列表、子模型每个顶点的骨骼数量列表和顶点的骨骼索引与骨骼权重数据列表。

动画数据的数据块包括数据块类型数据、数据块字节数数据、对齐字节数数据和若干对齐字节。动画分为骨骼动画与刚体动画。动画数据还包括动画的持续时间与每秒采样数数据、位标志数据，位标志数据包含动画是否进行数据压缩的信息。骨骼动画数据包括数据块类型数据、相关骨骼的时间轴列表与变换矩阵列表；刚体动画数据包括每个相关子模型的位移、旋转、缩放三部分动画数据；对于每部分动画数据，都包含了该部分动画数据的数据块类型数据；若所述动画采用数据压缩，则时间轴列表数据以及动画变换数据都采用压缩方式添加。

步骤200，根据所述数据块字节数数据获取数据块的大小。

数据块中包括数据块字节数数据，该数据块字节数数据表示数据块的数据的大小，例如可以是数据块的总字节数，该数据块字节数数据可以为32位的数据。

步骤300，当获取到指定大小的字节数的数据块后，根据所述数据块类型数据选择对应的解析函数解析获取的数据块，以完成3D模型数据的处理。

获取到指定大小的字节数的数据块，该指定大小的字节数由数据块字节数数据来决定，获取到指定大小的字节数的数据块后，根据数据块类型数据选择对应的解析函数解析获取的数据块，以完成3D模型数据的处理，不同的数据块类型对应不同的解析函数。根据数据类型选择对应的解析函数解析获取的数据块，解析过程可以异步执行，可以获取一个数据块，就解析一个数据块，例如数据类型是子网格类型，可以直接展示此子网格。解析完的原始数据块可以直接丢弃，这样内存不用保存完整的模型原始文件，降低了内存峰值。

本申请3D模型数据以数据块的形式保存，得到特定的3D模型格式，该3D模型格式整体结构图参见图2，该3D模型格式的数据包括以下四个大部分：

本申请的3D模型格式的数据分为四个大部分，参见图2的一种3D模型格式整体结构图：

一.网格数据

网格数据被集合在一个单独的文件中。网格数据又分为三种数据类型，第一种数据类型是模型几何数据，第二种数据类型是骨骼数据，第三种数据类型是骨骼权重数据。每一种数据类型的数据被集合为一个数据块，通过一个32位的数据块类型数据来标记数据类型。每一个数据块的会包含一个32位的数据块总字节数数据并且会包含一个8位的对齐字节数数据与若干对齐字节。具体参见图3。

1.模型几何数据

模型几何数据会依次添加每个子模型的几何数据，在每个子模型的几何数据块中会包含数据块总字节数数据，以及对齐字节数与对齐字节数据。具体参见图4。

每个子模型的数据包含了变换矩阵；包含了一个32位的标志位数据，包含了子模型的顶点数据和面索引数据。标志位数据包含了是否有数据复用，是否有法线数据，是否有UV(坐标)数据，是否有UV2(坐标)数据，是否有数据压缩等选项；通过检测是否有UV数据，是否有UV2数据，是否有法线数据，如果有，则会包含这些数据。同时还需要检测是否有数据复用，如果有，则包含对

应数据的面索引数据，同时检测是否使用数据压缩，如果使用，则采用数据压缩的方式包含这些数据，否则按正常二进制方式包含数据；包含了材质索引数据以及子模型名称数据。在重复数据很多时，使用数据复用在增加了面索引数据的情况下仍然能缩减文件大小。

2.骨骼数据

骨骼数据的数据块包括数据块类型数据、数据块字节数数据、对齐字节数数据、若干对齐字节和骨骼节点。骨骼数据会依次添加每个骨骼节点，每个骨骼节点的数据包含骨骼ID，变换矩阵和骨骼名。具体参见图5。

3.骨骼权重数据

骨骼权重数据包含每个子模型的所有顶点的骨骼索引与骨骼权重数据。在每个子模型的骨骼权重数据块中会包含数据块总字节数数据，以及对齐字节数与对齐字节数据。子模型骨骼权重数据包括子模型标识、子模型关联的骨骼标识列表、子模型每个顶点的骨骼数量列表和顶点的骨骼索引与骨骼权重数据列表。每个子模型的骨骼权重数据包含了子模型的所有骨骼ID数据，包含了每个顶点的骨骼数量数据，包含了每个顶点的骨骼索引与骨骼权重数据对数据。如果使用数据压缩，则每个顶点的骨骼索引与骨骼权重数据对数据采用数据压缩的方式添加。具体参见图6。

二.动画数据

动画数据包含了3D模型的所有动画，具体参见图7。动画有两种动画类型，骨骼动画与刚体动画。刚体动画又包含三份数据：位移动画数据、旋转动画数据与缩放动画数据。在整体动画数据块以及每个单独动画数据块中都会包含数据块总字节数数据，以及包含对齐字节数与对齐字节数据。对于每个动画，数据包含了动画的持续时间与每秒采样数数据；包含了一个32位的位标志数据，位轴列表数据与动画改变数值列表数据。如果动画采用数据压缩，则时间轴列表数据以及动画变换数据都采用压缩方式添加。

标志数据包含动画是否进行数据压缩等信息；根据动画类型是骨骼动画还是刚体动画包含不同的动画数据。如果是骨骼动画，则包含骨骼动画的数据块类型数据；包含每个相关骨骼的时间轴列表数据与变换矩阵列表数据。

如果是刚体动画，则包含每个相关子模型的位移、旋转、缩放三份子动画数据，对于每份子动画数据，都包含了这份子动画数据的数据块类型数据；包含了子动画数据的时间轴列表数据与动画改变数值列表数据。如果动画采用数据压缩，则时间轴列表数据以及动画变换数据都采用压缩方式添加。具体参见图9。

动画数据如果是骨骼动画，则包含骨骼动画的数据块类型数据；包含每个相关骨骼的时间轴列表数据与变换矩阵列表数据。如果是刚体动画，则包含每个相关子模型的位移、旋转、缩放三份子动画数据，对于每份子动画数据，都包含了这份子动画数据的数据块类型数据；包含了子动画数据的时间。具体参见图8。

三.材质数据

材质数据在本申请中分为两种数据组织形式，第一种数据组织形式是二进制数据形式，第二种数据组织形式是json数据形式。这两种数据组织形式可以根据要求随意选择。本申请中材质数据包含通用材质数据及贴图属性数据等数据。

四.纹理数据

在本申请中3D模型的纹理图片的格式会根据平台的不同而不同，如在windows平台和在android平台的纹理图片的格式是不同的，本申请自动匹配提供各平台GPU能直接使用的纹理格式，这些纹理格式在GPU上的资源占用比传统JPEG格式小6-8倍。

本申请还提供了一种流式处理3D模型数据的装置，3D模型数据以数据块形式保存，该装置包括，

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

根据所述数据块字节数数据获取数据块的大小；

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

根据所述数据块字节数数据获取数据块的大小；

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims

1.一种流式处理3D模型数据的方法，其特征在于，所述3D模型数据以数据块形式保存；

根据所述数据块字节数数据获取数据块的大小；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据块还包括对齐数据，所述对齐数据用于对齐数据的起始地址。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据块的数据类型包括网格数据、动画数据、材质数据和纹理数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述网格数据包括模型几何数据、骨骼数据和骨骼权重数据；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述模型几何数据包括数据块类型数据和子模型几何数据；

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述骨骼数据的数据块包括数据块类型数据、数据块字节数数据、对齐字节数数据、若干对齐字节和骨骼节点，所述骨骼节点包括骨骼标识、变换矩阵和骨骼名。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述骨骼权重数据的数据块包括子模型骨骼索引数据、子模型骨骼权重数据、数据块类型数据、数据块字节数数据、对齐字节数数据和若干对齐字节；

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述动画数据的数据块包括数据块类型数据、数据块字节数数据、对齐字节数数据和若干对齐字节；

9.一种流式处理3D模型数据的装置，其特征在于，所述3D模型数据以数据块形式保存，所述装置包括，

10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。