CN116310024A - 虚拟模型渲染方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模型渲染领域，公开了一种虚拟模型渲染方法、装置、计算机设备及存储介质，应用于对虚拟世界中虚拟模型的渲染，所述方法包括：获取用户视觉范围内的各个虚拟模型与所述用户的视点中心的相对位置；根据各个所述虚拟模型的种类，分别获取对应的精度等级表；根据所述精度等级表和所述相对位置，确定各个所述虚拟模型的精度等级，对各个所述虚拟模型按照所述精度等级进行渲染。使得模型可以自动根据所在位置进行精度变换，可以更灵活地将虚拟模型显示在用户面前，在保证高帧率的同时，也可以确保虚拟模型的精细度。

Description

虚拟模型渲染方法、装置、计算机设备及存储介质

技术领域

本发明涉及模型渲染领域，尤其涉及一种虚拟模型渲染方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

实际工作中，我们往往会使用类似于Unity、Unreal这类游戏引擎开发一个VR(虚拟现实)项目，在现有的VR技术中，高模型精度带来图形处理负担，从而导致帧率下降，会让体验者感觉到极其难受，例如眩晕，恶心等观感。但是，低模型精度虽然可以保证高帧率运行，但是又会让VR体验者造成不真实的感受，降低用户的体验。因此，想要有更高精细度的模型，还是通过低模型精度得到高帧率的效果，成了一种比较难以选择的问题。

发明内容

第一方面，本申请提供一种虚拟模型渲染方法，应用于对虚拟世界中虚拟模型的渲染，所述方法包括：

获取用户视觉范围内的各个虚拟模型与所述用户的视点中心的相对位置；

根据各个所述虚拟模型的种类，分别获取对应的精度等级表；

根据所述精度等级表和所述相对位置，确定各个所述虚拟模型的精度等级，对各个所述虚拟模型按照所述精度等级进行渲染。

进一步的，所述获取用户视觉范围内的各个虚拟模型与所述用户的视点中心的相对位置，包括：

确定各个所述虚拟模型的位置，计算所述虚拟模型的位置到由所述视点中心延伸而出的视点中心线的垂直距离；

确定各个所述虚拟模型与所述视点中心线的垂点，并计算所述垂点与所述视点中心的投影距离；

由所述垂直距离和所述投影距离表示所述各个虚拟模型与所述用户的视点中心的相对位置。

进一步的，所述精度等级表存储有虚拟模型的所述相对位置和对应关联的所述精度等级；

其中，所述投影距离和所述垂直距离越大，则所述精度等级越低，所述投影距离和垂直距离越小，则所述精度等级越高。

进一步的，所述方法还包括：

当所述视点中心的位置改变时，重新确定所述虚拟模型的精度等级，并根据所述精度等级进行渲染。

进一步的，所述将各个所述虚拟模型按照所述精度等级进行渲染，包括：

确定所述虚拟模型当前的模型精度和所述精度等级是否匹配，若不匹配，则将所述虚拟模型渲染成和所述精度等级对应的模型精度。

第二方面，本申请还提供一种虚拟模型渲染装置，包括：

检测模块，用于获取用户视觉范围内的各个虚拟模型与所述用户的视点中心的相对位置；

查询模块，用于根据各个所述虚拟模型的种类，分别获取对应的精度等级表；

渲染模块，用于根据精度等级表和所述相对位置，确定各个所述虚拟模型的精度等级，对各个所述虚拟模型按照所述精度等级进行渲染。

进一步的，所述检测模块包括垂直距离检测单元和投影距离检测单元；

所述垂直距离检测单元用于确定各个所述虚拟模型的位置，计算所述虚拟模型的位置到由所述视点中心延伸而出的视点中心线的垂直距离；

所述投影距离检测单元用于确定各个所述虚拟模型与所述视点中心线的垂点，并计算所述垂点与所述视点中心的投影距离。

进一步的，所述渲染模块还用于，确定所述虚拟模型当前的模型精度和所述精度等级是否匹配，若不匹配，则将所述虚拟模型渲染成和所述精度等级对应的模型精度。

第三方面，本申请还提供一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行所述的虚拟模型渲染方法。

第四方面，本申请还提供一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行所述的虚拟模型渲染方法。

本发明公开了一种虚拟模型渲染方法、装置、计算机设备及存储介质，该方法包括：获取用户视觉范围内的各个虚拟模型与所述用户的视点中心的相对位置；根据各个所述虚拟模型的种类，分别获取对应的精度等级表；根据所述精度等级表和所述相对位置，确定各个所述虚拟模型的精度等级，对各个所述虚拟模型按照所述精度等级进行渲染。使得模型可以自动根据位置所在进行精度变换，可以更灵活地将虚拟模型按照不同精度显示在用户面前，尽可能降低图形处理负担，以此来保证高帧率，也可以确保虚拟模型的精细度，从而给与用户更好的使用体验，同时降低对设备的硬件要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1示出了本申请实施例一种虚拟模型渲染方法流程示意图；

图2示出了本申请实施例视觉场景示意图；

图3示出了本申请实施例虚拟模型和视觉中心相对位置示意图；

图4示出了本申请实施例一种虚拟模型渲染装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

本申请的技术方案应用于在VR或者其他虚拟场景中，对场景中的虚拟模型的渲染。通过实时计算虚拟模型和视点中心在二维层面的相对位置，确定该虚拟模型的精度等级，从而按照精度等级对虚拟模型进行渲染，以保证用户的视觉体验。

接下来以具体实施例说明本申请的技术方案。

实施例1

本申请可以通过脚本实现对虚拟模型的精度控制，以通过游戏引擎创造的虚拟世界为例，在将美术人员制作的虚拟模型导入时，将上述脚本和该模型进行绑定，然后再将虚拟模型实例化到虚拟场景中。这样脚本可以根据设定的逻辑，自动处理这些虚拟模型的精度。

具体的，如图1所示，本实施例的虚拟模型渲染方法包括：

步骤S100，获取用户视觉范围内的各个虚拟模型与所述用户的视点中心的相对位置。

通过类似3DMAX等建模工具建立的模型为虚拟模型，例如人物模型，或者树木、太阳、草地等在虚拟世界中显示的模型都是虚拟模型。

本申请的技术方案应用于虚拟世界中的虚拟模型中，针对这些虚拟模型的精度进行控制，可以理解，在该虚拟世界中，若要让用户可以自由的观察游览该虚拟世界，则需要建立一个视觉窗口，也就是视点中心。用户通过该视点中心，就可以观察到虚拟世界中的虚拟模型。其中虚拟模型是通过建模软件预先建立好的模型，在投入到虚拟世界中时，根据相应的算法进行显示。本实施例主要说明用户通过视点中心进行观察时，如何控制各个虚拟模型的模型精度。

模型精度用于表示模型显示给用户时的精细程度，例如高精度模型则有更精细的纹理，其会使用更清晰细致的模型资源来显示模型，例如高精度模型下，其会有更多的面，使得模型表面更光滑自然，并且每个面的贴图质量也更高，使得用户看到模型的时候会感觉更加逼真。而低精度模型则没有高精度模型那样逼真的纹理，模型的面也会减少，每个面的贴图质量也相对较低。

视点中心为供用户观察虚拟场景的视点，可以理解为Unity、Unreal这类游戏引擎中用于提供用户观测的摄像机组件，这类视点中心用于替代用户的视点，当用户实际使用时，就会从该视点中心处获得观看到虚拟场景中的景象，以及处于虚拟场景中的各个虚拟模型。

如图2所示，视点中心100位于虚拟场景的某个位置，其视觉范围为视点中心100正前方的锥形区域，在该锥形区域内的虚拟模型A、虚拟模型B和虚拟模型C都可以被观测到，而锥形范围外的模型则不能被观测到，本实施例中只会针对观测到的这些虚拟模型，实时计算其和视点中心的相对位置。而位于视觉范围外的虚拟模型，因为不需要进行显示，因此不需要计算处于视觉范围外的虚拟模型。

在视觉范围内有一个虚拟模型，就只获取一个虚拟模型的相对位置，若是有多个，则同时获取所有虚拟模型和视点中心的相对位置。

本实施例中获取的相对位置包括虚拟模型距离视点中心的垂直距离和投影距离。以一个模型为例，如图3所示，视点中心沿着视线方向存在一条视点中心线，该视点中心线并不真实存在，是本实施例中用于对各个虚拟模型位置进行定位所营造出来的线。该视点中心线从视点中心为起点，正好平分锥形视觉范围。

以该视觉范围内的任意一个虚拟模型为例，因为虚拟模型在虚拟世界的坐标位置已知，代表用户位置的视点中心100的坐标位置已知，且视觉范围固定，即锥形区域大小固定，则视点中心线的位置也是已知的，因此该虚拟模型到该视点中心线的垂直距离d1可以直接测算得到，虚拟模型到视点中心线的垂点D可以直接测算得到，则垂点D至视点中心的投影距离d2也可以直接测算得到。因此上述两个距离可以直接计算得到，根据这两个距离，就确定了虚拟模型与视点中心100的相对位置。可以理解，上述的垂直距离和投影距离，可以视为以视点中心为原点，视点中心线为X轴的直角坐标系中的一个坐标值，该坐标值体现了该虚拟模型和视点中心的距离以及空间方位，更清楚直观的说明了虚拟模型的位置。也就是说，在二维平面上，以类似坐标的方式，体现了各个虚拟模型和视点中心的相对位置关系，且其可以同时体现和视点中心的距离以及相对视点中心两侧的偏移成都。

区别于现有技术中，只在一维的层面上，获取模型和视点中心绝对距离，然后随着距离的增加，将虚拟模型的精度递减的方案。本实施例通过上述的投影距离和垂直距离两个维度的数据来对虚拟模型的位置进行定位，可以更好地确定虚拟模型所在区域，区别了远近的情况外，也区别了居中和两侧的情况，从而在二维的层面上，判断虚拟模型和视点中心的距离，使得判断条件更加精细，而不是靠一个直线距离参数决定模型的精度，以便精细化虚拟模型在不同位置应该使用的模型精度。

步骤S200，根据各个所述虚拟模型的种类，分别获取对应的精度等级表。

不同的虚拟模型，会存在不同的精度等级划分，例如一个庞大的虚拟模型，整个模型中会包含很多细节，而一个稍小的模型，其细节就会比庞大的模型少很多，因此庞大的虚拟模型和稍小的虚拟模型在相同的位置，其显示的模型精度也会有所不同，因此针对不同种类的模型，需要分别设置不同的精度等级表。可以理解，有些模型之间结构类似，大小差不多，则对于这类模型，也可以共用同一个精度等级表，这些精度等级表是在模型被建立后，就预先绑定生成的表。该表在虚拟模型加载至虚拟世界时就一同加载进来，以方便脚本调用。

该精度等级表由精度等级和相对距离组成，该表的形式如下：

表中，L0到L6为不同的精度等级，具体而言，上述的L0精度等级对应的模型精度为最高的模型精度，模型精度随着上述的精度等级的增加而逐渐减少，上述L6对应的则是表中最低等的模型精度。

可以理解的是，视点中心模拟的是用户观看时的视觉点，其相当于人类本身的视觉感受，其中，因为人眼的特殊性，往往更需要关注视点中心线方向的信息，周边信息稍微模糊，也对获取信息毫无影响。而对于3D虚拟空间，也可以模拟这种特性，给用户更自然的使用体验。因此可以通过将靠近视点中心的虚拟模型精度渲染的更加精细，而将更靠近视觉范围边缘的模型的精度渲染的更粗糙，来维持用户的感官。同时可以避免将整个视觉范围内的所有模型都渲染成高精度模型，以此在整个视觉范围内的模型都不会是同样的高精度模型，从而可以节省算力，并因此保持显示帧率。

可以理解的是，虚拟模型距离视点中心越近的，其模型精度越高，反之越低。无论精度等级以何种方式体现，在根据模型种类确定了对应的精度等级表后，就可以获取对应的精度等级了。

步骤S300，根据精度等级表和所述相对位置，确定各个所述虚拟模型的精度等级，对各个所述虚拟模型按照所述精度等级进行渲染。

通过查阅上述的精度等级表，就可以获取对应的精度等级，例如某个虚拟模型的垂直距离是21，投影距离是18，则在步骤S200中列出的表中，对应的精度等级是L4，根据该精度等级寻找到对应的模型精度进行渲染即可。

可以理解的是，不同精度的模型，在整个项目中，会由各自对应的资源，例如一个虚拟模型为椅子，该椅子的高精度模型和低精度模型所使用的贴图资源就完全不同，如上述可知，为了对应不同的精度等级，则存在多种精度的模型，因此也会存在对应各个精度的模型资源。每个精度等级和对应精度的模型资源绑定，确定了精度等级后，以该精度等级为索引，寻找到对应的模型资源进行渲染。

其中，上述不同精度的模型可以是通过LOD(Levels of Detail，多细节层次)技术制作的模型，根据上述不同的相对位置，设计的不同精度的模型。此外，用户在使用过程中，会移动视角，也就是说视觉中心点的位置会变动，视线方向会改变，由此视觉范围会改变，因此虚拟模型和视点中心的相对位置也会改变。因此，在确定了精度等级后，还会确定所述虚拟模型当前的模型精度和所述精度等级是否匹配，若不匹配，则将所述虚拟模型渲染成和所述精度等级对应的模型精度。若匹配，则不需要二度渲染，保持当前的模型精度即可，可以有效减少图像处理量。

例如模型的相对位置在投影距离10米至30米，垂直距离10米的情况下，其精度等级为L2，经过视点中心的移动旋转后，可能模型就处于投影距离10米，垂直距离20米至30米的情况，此时精度等级也是L2，虽然相对位置改变了，但是因为精度等级没变，所以没有必要重复渲染模型。

本申请的虚拟模型渲染方法，通过对垂直距离和投影距离两个维度的数据确定虚拟模型相对与视点中心的相对位置，从而确定精度等级，不同的精度等级绑定不同精度的虚拟模型的资源，当根据相对位置确定了精度等级后，根据精度等级可以确定对应精度的模型资源，从而对模型进行渲染，保证虚拟模型在不同的位置上，以不同的精度显示，保证了帧率的同时，也保证了画面整体的质量。同时也减少了图像处理的负担，也不会降低用户的体验感。

实施例2

如图4所示，本申请还提供一种虚拟模型渲染装置，包括：

检测模块10，用于获取视点中心的视觉范围内，各个虚拟模型与所述视点中心的相对位置；

其中检测模块10还包括垂直距离检测单元和投影距离检测单元；

所述垂直距离检测单元用于确定各个所述虚拟模型的位置，计算所述虚拟模型的位置到由所述视点中心延伸而出的视点中心线的垂直距离；

所述投影距离检测单元用于确定各个所述虚拟模型与所述视点中心线的垂点，并计算所述垂点与所述视点中心的投影距离。

查询模块20，用于根据所述虚拟模型的种类，获取对应的精度等级表；

渲染模块30，用于根据精度等级表和所述相对位置，确定所述虚拟模型的精度等级，将所述虚拟模型按照所述精度等级进行渲染。

渲染模块30还用于确定所述虚拟模型当前的模型精度和所述精度等级是否匹配，若不匹配，则将所述虚拟模型渲染成和所述精度等级对应的模型精度。

本申请还提供一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行所述的虚拟模型渲染方法。

第四方面，本申请还提供一种可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行所述的虚拟模型渲染方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，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，本发明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，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明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(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种虚拟模型渲染方法，其特征在于，应用于对虚拟世界中虚拟模型的渲染，所述方法包括：

获取用户视觉范围内的各个虚拟模型与所述用户的视点中心的相对位置；

根据各个所述虚拟模型的种类，分别获取对应的精度等级表；

根据所述精度等级表和所述相对位置，确定各个所述虚拟模型的精度等级，对各个所述虚拟模型按照所述精度等级进行渲染。

2.根据权利要求1所述的虚拟模型渲染方法，其特征在于，所述获取用户视觉范围内的各个虚拟模型与所述用户的视点中心的相对位置，包括：

确定各个所述虚拟模型的位置，计算所述虚拟模型的位置到由所述视点中心延伸而出的视点中心线的垂直距离；

确定各个所述虚拟模型与所述视点中心线的垂点，并计算所述垂点与所述视点中心的投影距离；

由所述垂直距离和所述投影距离表示所述各个虚拟模型与所述用户的视点中心的相对位置。

3.根据权利要求2所述的虚拟模型渲染方法，其特征在于，所述精度等级表存储有虚拟模型的所述相对位置和对应关联的所述精度等级；

其中，所述投影距离和所述垂直距离越大，则所述精度等级越低，所述投影距离和垂直距离越小，则所述精度等级越高。

4.根据权利要求1所述的虚拟模型渲染方法，其特征在于，还包括：

当所述视点中心的位置改变时，重新确定所述虚拟模型的精度等级，并根据所述精度等级对所述虚拟模型进行渲染。

5.根据权利要求4所述的虚拟模型渲染方法，其特征在于，所述将各个所述虚拟模型按照所述精度等级进行渲染，包括：

确定所述虚拟模型当前的模型精度和所述精度等级是否匹配，若不匹配，则将所述虚拟模型按照所述精度等级进行渲染。

6.一种虚拟模型渲染装置，其特征在于，应用于对虚拟世界中虚拟模型的渲染，所述装置包括：

检测模块，用于获取用户视觉范围内的各个虚拟模型与所述用户的视点中心的相对位置；

查询模块，用于根据各个所述虚拟模型的种类，分别获取对应的精度等级表；

渲染模块，用于根据精度等级表和所述相对位置，确定各个所述虚拟模型的精度等级，对各个所述虚拟模型按照所述精度等级进行渲染。

7.根据权利要求6所述的虚拟模型渲染装置，其特征在于，所述检测模块包括垂直距离检测单元和投影距离检测单元；

所述垂直距离检测单元用于确定各个所述虚拟模型的位置，计算所述虚拟模型的位置到由所述视点中心延伸而出的视点中心线的垂直距离；

所述投影距离检测单元用于确定各个所述虚拟模型与所述视点中心线的垂点，并计算所述垂点与所述视点中心的投影距离。

8.根据权利要求6所述的虚拟模型渲染装置，其特征在于，所述渲染模块还用于，确定所述虚拟模型当前的模型精度和所述精度等级是否匹配，若不匹配，则将所述虚拟模型渲染成和所述精度等级对应的模型精度。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序在所述处理器上运行时执行权利要求1至5中任一项所述的虚拟模型渲染方法。

10.一种可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行权利要求1至5中任一项所述的虚拟模型渲染方法。

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