三维虚拟场景的渲染方法和装置制造方法及图纸

为解决在虚拟现实场景中由于低帧率导致的帧间跳变的问题，发明专利技术人提供了一种三维虚拟场景的渲染方法，包括如下步骤：启动图片帧插值渲染模式；判断当前画面的渲染状态是否已完成，如是则将渲染完成的该帧画面直接输出到显示屏幕，否则：生成中间帧并将中间帧输出到显示屏幕，所述生成中间帧具体包括：扩大上一帧渲染画面的渲染尺寸并预测虚拟现实设备的当前偏移数据，根据预测的虚拟现实设备的当前偏移数据从扩大渲染尺寸的上一帧渲染画面中截取生成中间帧。发明专利技术人同时提供了实现上述方法的三维虚拟场景的渲染装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机软件领域，特别涉及一种三维虚拟场景的渲染方法和装置。
技术介绍
在虚拟现实应用中，渲染帧率是影响用户体验的关键性因素，因此如何提高渲染画面的帧率成为亟待解决的问题。当渲染帧率较低时，常见的解决思路之一是从场景制作层面减少渲染的开销，另一是从渲染流程上入手。
技术实现思路
为此，需要提供一种能够解决在虚拟现实场景中由于低帧率导致的帧间跳变的问题的技术方案。为实现上述目的，专利技术人提供了一种三维虚拟场景的渲染方法，包括如下步骤：启动图片帧插值渲染模式；判断当前画面的渲染状态是否已完成，如是则将渲染完成的该帧画面直接输出到显示屏幕，否则：生成中间帧并将中间帧输出到显示屏幕，所述生成中间帧具体包括：扩大上一帧渲染画面的渲染尺寸并预测虚拟现实设备的当前偏移数据，根据预测的虚拟现实设备的当前偏移数据从扩大渲染尺寸的上一帧渲染画面中截取生成中间帧。进一步地，所述的三维虚拟场景的渲染方法中，所述步骤“预测虚拟现实设备的当前偏移数据”具体包括：根据上一帧或上若干帧内虚拟现实设备在偏移方向上的加速度建立概率模型和误差函数以预测虚拟现实设备的当前偏移方向；根据上一帧或上若干帧内虚拟现实设备在偏移方向上的加速度建立概率模型和误差函数以预测虚拟现实设备的当前偏移速度。进一步地，所述的三维虚拟场景的渲染方法中，启动图片帧插值渲染模式之前还有一监测和判断的步骤：保持监测渲染画面的帧率，当画面的帧率不小于一预设阈值时画面保持以原分辨率进行渲染；当画面帧率小于预设阈值时启动图片帧插值渲染模式。进一步地，所述的三维虚拟场景的渲染方法中，启动图片帧插值渲染模式之前还有一监测和判断的步骤：保持监测渲染画面的帧率，当画面的帧率变化幅度不大于一预设阈值时画面保持以原分辨率进行渲染；当画面的帧率变化幅度大于预设阈值时启动图片帧插值渲染模式。进一步地，所述的三维虚拟场景的渲染方法中，所述步骤“扩大上一帧渲染画面的渲染尺寸”具体包括：根据硬件刷新率和虚拟显示设备的偏移速度确定对上一帧渲染画面的渲染尺寸的扩大水平。专利技术人同时还提供了一种三维虚拟场景的渲染装置，包括启动单元、渲染状态判断单元、中间帧生成单元和输出单元；所述启动单元用于启动图片帧插值渲染模式；所述渲染状态判断单元用于判断当前画面的渲染状态是否已完成，当渲染状态判断单元判定当前画面的渲染状态已完成时输出单元将渲染完成的该帧画面直接输出到显示屏幕，否则：中间帧生成单元生成中间帧，输出单元将中间帧输出到显示屏幕；中间帧生成单元生成中间帧具体包括：扩大上一帧渲染画面的渲染尺寸并预测虚拟现实设备的当前偏移数据，根据预测的虚拟现实设备的当前偏移数据从扩大渲染尺寸的上一帧渲染画面中截取生成中间帧。进一步地，所述的三维虚拟场景的渲染装置中，中间帧生成单元包括偏移预测模块；所述偏移预测模块用于预测虚拟现实设备的当前偏移数据，具体包括：根据上一帧或上若干帧内虚拟现实设备在偏移方向上的加速度建立概率模型和误差函数以预测虚拟现实设备的当前偏移方向；根据上一帧或上若干帧内虚拟现实设备在偏移方向上的加速度建立概率模型和误差函数以预测虚拟现实设备的当前偏移速度。进一步地，所述的三维虚拟场景的渲染装置还包括监控单元，用于控制启动单元启动图片帧插值渲染模式；具体包括：监控单元保持监测渲染画面的帧率，当画面的帧率不小于一预设阈值时画面保持以原分辨率进行渲染；当画面帧率小于预设阈值时控制启动单元启动图片帧插值渲染模式。进一步地，所述的三维虚拟场景的渲染装置还包括监控单元，用于控制启动单元启动图片帧插值渲染模式；具体包括：监控单元保持监测渲染画面的帧率，当画面的帧率变化幅度不大于一预设阈值时画面保持以原分辨率进行渲染；当画面的帧率变化幅度大于预设阈值时控制启动单元启动图片帧插值渲染模式。进一步地，所述的三维虚拟场景的渲染装置中，中间帧生成单元包括渲染扩大模块，用于扩大上一帧渲染画面的渲染尺寸，具体包括：根据硬件刷新率和虚拟显示设备的偏移速度确定对上一帧渲染画面的渲染尺寸的扩大水平。区别于现有技术，上述技术方案将三维虚拟场景中动态物件与静态物件进行分离，利用静态物件可见性运动差异较小的特点，预先渲染出较大的静态画面，根据偏移量从合适的区域截取出视口大小的图片插入丢帧的渲染帧内，从而解决在虚拟现实场景中由于低帧率导致的帧间跳变的情况。附图说明图1为本专利技术一实施方式所述的三维虚拟场景的渲染方法的流程图；图2为本专利技术一实施方式所述的三维虚拟场景的渲染装置的结构示意图。附图标记说明：1-启动单元2-渲染状态判断单元3-中间帧生成单元31-偏移预测模块32-渲染扩大模块4-输出单元5-监控单元具体实施方式为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。请参阅图1，为本专利技术一实施方式所述的方法的流程图；所述方法包括如下步骤：S1、启动图片帧插值渲染模式；S2、判断当前画面的渲染状态是否已完成，如是则进入S3，否则进入S4：S3、将渲染完成的该帧画面直接输出到显示屏幕；S4、生成中间帧并将中间帧输出到显示屏幕。具体而言，所述生成中间帧具体包括：扩大上一帧渲染画面的渲染尺寸并预测虚拟现实设备的当前偏移数据，根据预测的虚拟现实设备的当前偏移数据从扩大渲染尺寸的上一帧渲染画面中截取生成中间帧。中间帧生成的意义主要在于，由于当前帧画面尚未渲染完成，无法获取到当前帧画面的数据，因此只能从上一帧渲染画面的数据入手。而在虚拟现实场景中，若保持虚拟现实设备不动，则对于用户来说即使帧率较低，也不会带来较大的不适感，但若是移动、旋转虚拟现实设备时，需要对原视野外的画面进行渲染，当帧率较低时，跳变的情况尤为明显。本专利技术试图通过扩大渲染画面的大小来解决这个问题，当上一帧画面渲染的视口较大时，即使当前帧需要移动、旋转虚拟现实设备，也可以根据设备的偏移值，计算上一帧画面上需要进行的偏移(包括旋转和位移)，也正因此上一帧渲染的画面较大，所以有足够的数据作为当前中间帧画面生成的支撑。因此中间帧的生成同时需要预测虚拟现实设备的当前偏移数据以及扩大对上一帧的渲染范围(尺寸)。在实时渲染的环境中，只能获取到上一帧及其之前虚拟现实设备所产生的偏移和速率，因此需要解决在当前帧的垂直同步发生前获取偏移的方向和速率的问题。偏移的方向和数值都是必要的，因为若没有偏移方向，而只有偏移值，那么需要对原渲染画面的上下左右各扩大偏移值大小的渲染画面，将造成巨大的性能开销。若能够对偏移方向进行预判，只扩大偏移方向上的渲染画面大小，将减少许多不必要的性能消耗。这些也就是S4所述步骤“预测虚拟现实设备的当前偏移数据”的工作，本专利技术的思路是基于在先数据进行偏移方向与移动速率获取：由于每帧之间只间隔十几毫秒到几十毫秒，因此可以通过当前帧之前的若干帧内虚拟现实设备的偏移方向和加速度来预判其在当前帧的运动方向和速率，从而更加精确地获取需要扩大渲染的区域的方向和大小。具体包括：根据上一帧或上若干帧内虚拟现实设备在偏移方向上的加速度建立概率模型和误差函数以预测虚拟现实设备的当前偏移方向：若虚拟现实设备在某方向上进行加速运动，那么当前帧其继续沿着该方向运动的可能性极大；若在某方向上匀速运动时，那么当前帧其继续沿着该方向运动的可能性较大；若在某方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维虚拟场景的渲染方法，其特征在于，包括如下步骤：启动图片帧插值渲染模式；判断当前画面的渲染状态是否已完成，如是则将渲染完成的该帧画面直接输出到显示屏幕，否则：生成中间帧并将中间帧输出到显示屏幕，所述生成中间帧具体包括：扩大上一帧渲染画面的渲染尺寸并预测虚拟现实设备的当前偏移数据，根据预测的虚拟现实设备的当前偏移数据从扩大渲染尺寸的上一帧渲染画面中截取生成中间帧。

【技术特征摘要】
1.一种三维虚拟场景的渲染方法，其特征在于，包括如下步骤：启动图片帧插值渲染模式；判断当前画面的渲染状态是否已完成，如是则将渲染完成的该帧画面直接输出到显示屏幕，否则：生成中间帧并将中间帧输出到显示屏幕，所述生成中间帧具体包括：扩大上一帧渲染画面的渲染尺寸并预测虚拟现实设备的当前偏移数据，根据预测的虚拟现实设备的当前偏移数据从扩大渲染尺寸的上一帧渲染画面中截取生成中间帧。2.如权利要求1所述的三维虚拟场景的渲染方法，其特征在于，所述步骤“预测虚拟现实设备的当前偏移数据”具体包括：根据上一帧或上若干帧内虚拟现实设备在偏移方向上的加速度建立概率模型和误差函数以预测虚拟现实设备的当前偏移方向；根据上一帧或上若干帧内虚拟现实设备在偏移方向上的加速度建立概率模型和误差函数以预测虚拟现实设备的当前偏移速度。3.如权利要求1或2所述的三维虚拟场景的渲染方法，其特征在于，启动图片帧插值渲染模式之前还有一监测和判断的步骤：保持监测渲染画面的帧率，当画面的帧率不小于一预设阈值时画面保持以原分辨率进行渲染；当画面帧率小于预设阈值时启动图片帧插值渲染模式。4.如权利要求1或2所述的三维虚拟场景的渲染方法，其特征在于，启动图片帧插值渲染模式之前还有一监测和判断的步骤：保持监测渲染画面的帧率，当画面的帧率变化幅度不大于一预设阈值时画面保持以原分辨率进行渲染；当画面的帧率变化幅度大于预设阈值时启动图片帧插值渲染模式。5.如权利要求1或2所述的三维虚拟场景的渲染方法，其特征在于，所述步骤“扩大上一帧渲染画面的渲染尺寸”具体包括：根据硬件刷新率和虚拟显示设备的偏移速度确定对上一帧渲染画面的渲染尺寸的扩大水平。6.一种三维虚拟场景的渲染装置，其特征在于，包括启动单元、渲染状态判断单元、中间帧生成单元和输出单元；所述启动单元用于启动图片帧插值渲染模式；所述渲染状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：林进浔，黄明炜，江梅香，王巧华，郑福，
申请(专利权)人：福建数博讯信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35