CN117689789A - 一种实时渲染3d资产文件编解码方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种实时渲染3D资产文件编解码方法及装置，应用于网络传输场景下，包括：获取3D资产文件，并将所述3D资产文件按照设计需求摆放在3D场景中，形成复合场景；使用USD编码器对所述3D资产文件进行编码，生成json文件，并存储为本地文件；将所述3D资产文件存储在文件存储服务器中，并更新所述json文件，将json文件中的3D资产文件地址修改为网络地址；根据json文件和约定的渲染需求，将关联的3D资产文件从文件存储服务器下载到本地，并对所述3D资产文件进行实时渲染，极大提高了资产管理的灵活性，降低了用户的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及3D场景渲染技术领域，特别涉及一种实时渲染3D资产文件编解码方法及装置。
背景技术
目前的3D资产文件以fbx,gl b等为主，设计理念比较老旧，虽然随着3D资产产业的发展，长久以来不断兼容新的元素和格式，使得其适用范围比较广泛，但是事情总有两面性，其复杂度变得愈来愈高，也由于滥用，导致单个文件元素存放过多，导致文件过大，总体而言，现有3D资产文件格式存在使用复杂度高，管理困难，存储和带宽浪费等问题。目前流行的新一代的3D资产格式为USD，实现了文件解耦，但存在一个问题，所有资产只能本地加载，即一个渲染场景包含所有资产元素，需要打包在一起，没办法实现资产文件的真正解耦。
发明内容
本发明提供了一种实时渲染3D资产文件编解码方法及装置，其目的是为了降低存储空间的消耗，提高渲染灵活性，降低用户的生产成本。
为了达到上述目的，本发明提供了一种实时渲染3D资产文件编解码方法，基于USD格式文件，应用于网络传输场景下，包括：
步骤1，获取3D资产文件，并将所述3D资产文件按照设计需求摆放在3D场景中，形成复合场景；
步骤2，使用USD编码器对所述3D资产文件进行编码，生成json文件，并存储为本地文件；
步骤3，将所述3D资产文件存储在文件存储服务器中，并更新所述json文件，将json文件中的3D资产文件地址修改为网络地址；
步骤4，根据json文件和约定的渲染需求，将关联的3D资产文件从文件存储服务器下载到本地，并对所述3D资产文件进行实时渲染。
其中，所述步骤1具体包括：
使用DCC制作3D资产的网格、材质、贴图、动画，形成单个3D资产文件；
将制作完成的单个3D资产文件按设计需求摆放在3D场景中，形成一个复合场景，用于最终渲染出图。
其中，所述步骤2具体包括：
使用USD编码器对所述复合场景进行编码，此编码过程不影响所述复合场景的具体3D资产文件。
其中，所述步骤2具体包括：
制作所述3D场景中的3D资产文件的层级结构和关联关系，并将层级结构以有向图的数据结构，存储为json文件。
其中，所述步骤3具体包括：
根据存储分发要求，将所述json文件中的3D资产文件地址修改为网络地址，使所述3D场景中的不同3D资产文件存储在不同的文件服务器中；
充分解耦3D资产文件，使不同的3D场景引用同一个3D资产文件，使资源利用最大化。
其中，所述步骤4具体包括：
所述渲染器渲染3D场景时，不需要等待所有3D模型全部下载完毕，可以根据3D模型的下载情况，根据层级结构信息进行实时渲染。
其中，所述使用USD编码器对所述3D资产文件进行编码的步骤具体包括：
读取USD格式的3D场景文件，获取3D场景中每个3D资产文件的层级结构、关联关系和场景中特殊设定的参数，根据读取到的3D场景文件，以有向图的数据结构来描述3D资产文件的层级结构和关联关系，并保存相关参数，存储于一个json文件。
本发明还提供了一种实时渲染3D资产文件编解码装置，基于USD格式文件，应用于网络传输场景下，包括：
获取模块，用于获取3D资产文件，并将所述3D资产文件按照设计需求摆放在3D场景中，形成复合场景；
编码模块，用于使用USD编码器对所述3D资产文件进行编码，生成json文件，并存储为本地文件；
更新模块，用于将所述3D资产文件存储在文件存储服务器中，并更新所述json文件，将json文件中的3D资产文件地址修改为网络地址；
渲染模块，用于根据json文件和约定的渲染需求，将关联的3D资产文件从文件存储服务器下载到本地，并对所述3D资产文件进行实时渲染。
本发明还提供了一种实时渲染3D资产文件编解码设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实时渲染3D资产文件编解码方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实时渲染3D资产文件编解码方法的步骤。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
本发明的实时渲染3D资产文件编解码方法及装置，基于USD格式文件，应用于网络传输场景下，将现有3D资产，包括网格、材质、贴图、音视频等，按需求拆分出来，以独立文件的形式存在，通过自定义的媒体资源文件，以有向图的形式，存放3D资产文件地址、文件间的层级关系，解码器通过解析媒体资源文件，获取3D资产文件地址以及文件层级关系，来构建在渲染端的3D场景，实现3D资产文件解耦和流式加载的技术；在3D资产内容上针对编码做了相关优化，通过资产文件拆分文件，相比传统的FBX等文件格式，将贴图，材质等打包在一个文件，使得不同场景可以使用引用的方式关联资产，减少了同一资产被重复打包到不同文件的情况，降低了存储空间的消耗，并提高渲染灵活性，极大降低了用户的生产成本。
本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明的具体流程示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是锁定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1和图2所示，本发明的实施例提供了一种实时渲染3D资产文件编解码方法，基于USD格式文件，应用于网络传输场景下，包括：步骤1，获取3D资产文件，并将所述3D资产文件按照设计需求摆放在3D场景中，形成复合场景；步骤2，使用USD编码器对所述3D资产文件进行编码，生成json文件，并存储为本地文件；步骤3，将所述3D资产文件存储在文件存储服务器中，并更新所述json文件，将json文件中的3D资产文件地址修改为网络地址；步骤4，根据json文件和约定的渲染需求，将关联的3D资产文件从文件存储服务器下载到本地，并对所述3D资产文件进行实时渲染。
其中，所述步骤1具体包括：使用DCC制作3D资产的网格、材质、贴图、动画，形成单个3D资产文件；将制作完成的单个3D资产文件按设计需求摆放在3D场景中，形成一个复合场景，用于最终渲染出图。
本发明的上述实施例所述的方法在实际生产中需要用户使用DCC(DigitalContent Creation)制作3D资产文件：用户使用市面现有或者制作者熟悉的DCC软件，制作3D资产的网格、材质、贴图、动画等等。制作完成的单个3D资产文件，根据制作人的需求，按设计摆放在3D场景中(例如游戏场景，包括人物NPC，环境，建筑等)，形成一个复合场景，用于最终渲染出图。
其中，所述步骤2具体包括：使用USD编码器对所述复合场景进行编码，此编码过程不影响所述复合场景的具体3D资产文件。
其中，所述步骤2具体包括：制作所述3D场景中的3D资产文件的层级结构和关联关系，并将层级结构以有向图的数据结构，存储为json文件。
本发明的上述实施例所述的方法在实际生产中使用自研USD编码器编码该资产文件：用户使用自研的USD编码器，将自作完成的场景，进行编码，此编码过程，不影响场景中的具体3D资产，不会将所有资产打包成一个文件，主要做3D场景包含资产的层级结构、关联关系进行梳理，并将层级结构以有向图的数据结构，存储为json文件。
其中，所述步骤3具体包括：根据存储分发要求，将所述json文件中的3D资产文件地址修改为网络地址，使所述3D场景中的不同3D资产文件存储在不同的文件服务器中；充分解耦3D资产文件，使不同的3D场景引用同一个3D资产文件，使资源利用最大化。
本发明的上述实施例所述的方法在实际生产中将资产文件存储在文件存储服务器、CDN等，更新json文件：上一步存储的json文件，关联的3D资产文件，都是本地文件，根据实际的存储分发要求，可将json文件中的3D资产文件地址，修改为网络地址，即场景中的不同3D模型可能存储在不同的文件服务器、CDN中；此目的是充分解耦3D资产文件，使得不同3D场景可以引用同一个3D资产文件，使得资源利用最大化，同时使得渲染器，渲染3D场景的时候，不必等待所有模型都下载完毕，可以根据3D模型的下载情况，根据层级结构信息等，流式加载出来，使得实时渲染场景下，用户体验更好。
其中，所述步骤4具体包括：所述渲染器渲染3D场景时，不需要等待所有3D模型全部下载完毕，可以根据3D模型的下载情况，根据层级结构信息进行实时渲染。
本发明的上述实施例所述的方法在实际生产中客户端根据json文件，按约定的渲染需求，将关联的3D资产文件从服务器下载到本地，渲染器使用本地3D资产文件进行实时渲染。
其中，所述使用USD编码器对所述3D资产文件进行编码的步骤具体包括：读取USD格式的3D场景文件，获取3D场景中每个3D资产文件的层级结构、关联关系和场景中特殊设定的参数，根据读取到的3D场景文件，以有向图的数据结构来描述3D资产文件的层级结构和关联关系，并保存相关参数，存储于一个json文件。
本发明的上述实施例所述的编解码器的详细描述如下：3D场景导出的过程，使用USD标准的编码器(此编码过程复合USD标准，使用开源或者DCC软件自带)，导出的USD格式3D场景文件，包含的3D资产文件，只能关联本地文件，为了解除此限制，使得3D资产文件可以存储于网络上任意服务器，研发一个编解码器，读取USD格式3D场景文件，获取3D场景中各个3D资产文件的层级关系、依赖关系以及在场景中特殊设定的参数，根据上述读取到的信息，以有向图的数据结构来描述3D资产文件的层级关系，并保存相关参数，上述信息存储于一个json格式文件。场景渲染时，渲染器配套的USD解码器，先解析json文件，将存放于服务器的3D资产文件下载到渲染器所在本地，后续，渲染器依然通过加载USD场景文件，进行场景渲染。此流程，不影响现有的制作，渲染过程，对制作和渲染器全程无感，同时解耦了3D资产文件于3D场景。
本发明的上述实施例所述的方法具体操作为在场景图中，右侧为艺术家根据设计，用3D模型摆放而成的场景，左侧为为3D模型在场景中的层级关系；导出场景为USD资产文件，使用自研USD编解码器，从USD场景文件中，提取场景元素层级关系信息，并将信息写入json文件；在渲染端，从服务器后端下载USD场景描述文件和配套的json文件，根据json文件的描述，从httpref地址下载文件到渲染器本地，并根据localref将文件存放到USD场景描述的指定位置。还原后的文件层级结构，渲染器读取USD场景描述文件，完成USD场景渲染。
本发明还提供了一种基于USD格式文件的实时渲染3D资产文件编解码装置，应用于网络传输场景下，包括：获取模块，用于获取3D资产文件，并将所述3D资产文件按照设计需求摆放在3D场景中，形成复合场景；编码模块，用于使用USD编码器对所述3D资产文件进行编码，生成json文件，并存储为本地文件；更新模块，用于将所述3D资产文件存储在文件存储服务器中，并更新所述json文件，将json文件中的3D资产文件地址修改为网络地址；渲染模块，用于根据json文件和约定的渲染需求，将关联的3D资产文件从文件存储服务器下载到本地，并对所述3D资产文件进行实时渲染。
本发明还提供了一种实时渲染3D资产文件编解码设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现基于USD格式文件的实时渲染3D资产文件编解码方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现基于USD格式文件的实时渲染3D资产文件编解码方法的步骤。
本发明的上述实施例所述的基于USD格式文件的实时渲染3D资产文件编解码方法、装置、设备及计算机可读存储介质在USD这个新一代的3D资产格式基础上，在3D资产内容上编码层面做了相关优化，使得3D资产文件可以拆分为单个文件，相比传统的FBX等文件格式，将贴图，材质等打包在一个文件，这种使得不同场景可以通过引用的方式关联资产，减少了同一资产被重复打包到不同文件的情况，降低了存储空间的消耗，并极大提高了资产管理的灵活性，资产文件可以通过网络方式加载，降低了用户的生产成本。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种实时渲染3D资产文件编解码方法，基于USD格式文件，应用于网络传输场景下，其特征在于，包括：
步骤1，获取3D资产文件，并将所述3D资产文件按照设计需求摆放在3D场景中，形成复合场景；
步骤2，使用USD编码器对所述3D资产文件进行编码，生成json文件，并存储为本地文件；
步骤3，将所述3D资产文件存储在文件存储服务器中，并更新所述json文件，将json文件中的3D资产文件地址修改为网络地址；
步骤4，根据json文件和约定的渲染需求，将关联的3D资产文件从文件存储服务器下载到本地，并对所述3D资产文件进行实时渲染。
2.根据权利要求1所述的实时渲染3D资产文件编解码方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
使用DCC制作3D资产的网格、材质、贴图、动画，形成单个3D资产文件；
将制作完成的单个3D资产文件按设计需求摆放在3D场景中，形成一个复合场景，用于最终渲染出图。
3.根据权利要求2所述的实时渲染3D资产文件编解码方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：
使用USD编码器对所述复合场景进行编码，此编码过程不影响所述复合场景的具体3D资产文件。
4.根据权利要求3所述的实时渲染3D资产文件编解码方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：
制作所述3D场景中的3D资产文件的层级结构和关联关系，并将层级结构以有向图的数据结构，存储为json文件。
5.根据权利要求4所述的实时渲染3D资产文件编解码方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：
根据存储分发要求，将所述json文件中的3D资产文件地址修改为网络地址，使所述3D场景中的不同3D资产文件存储在不同的文件服务器中；
充分解耦3D资产文件，使不同的3D场景引用同一个3D资产文件，使资源利用最大化。
6.根据权利要求5所述的实时渲染3D资产文件编解码方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：
所述渲染器渲染3D场景时，不需要等待所有3D模型全部下载完毕，可以根据3D模型的下载情况，根据层级结构信息进行实时渲染。
7.根据权利要求4所述的实时渲染3D资产文件编解码方法，其特征在于，所述使用USD编码器对所述3D资产文件进行编码的步骤具体包括：
读取USD格式的3D场景文件，获取3D场景中每个3D资产文件的层级结构、关联关系和场景中特殊设定的参数，根据读取到的3D场景文件，以有向图的数据结构来描述3D资产文件的层级结构和关联关系，并保存相关参数，存储于一个json文件。
8.一种实时渲染3D资产文件编解码装置，基于USD格式文件，应用于网络传输场景下，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取3D资产文件，并将所述3D资产文件按照设计需求摆放在3D场景中，形成复合场景；
编码模块，用于使用USD编码器对所述3D资产文件进行编码，生成json文件，并存储为本地文件；
更新模块，用于将所述3D资产文件存储在文件存储服务器中，并更新所述json文件，将json文件中的3D资产文件地址修改为网络地址；
渲染模块，用于根据json文件和约定的渲染需求，将关联的3D资产文件从文件存储服务器下载到本地，并对所述3D资产文件进行实时渲染。
9.一种实时渲染3D资产文件编解码设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的实时渲染3D资产文件编解码方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的实时渲染3D资产文件编解码方法的步骤。
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| V.A.FROLOV等: "A concept for database oriented 3D graphics engine infrastructure", GRAPHICON2017, 31 December 2017 (2017-12-31) * |
| 赵长远;: "基于ThingJS平台的资产管理系统设计", 电脑知识与技术, no. 35, 15 December 2019 (2019-12-15) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117689789B (zh) | 2024-08-09 |
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