三维场景渲染方法和系统以及相关设备技术方案

本发明专利技术公开了一种三维场景渲染方法和系统以及相关设备，涉及人机交互领域。其中的三维场景渲染方法包括：云端接收终端发送的交互控制信息；云端根据交互控制信息裁剪云端对应的三维场景；云端生成裁剪后的三维场景的层次深度图；云端将三维场景的裁剪结果和层次深度图发送给终端，以便终端根据三维场景的裁剪结果和层次深度图进行场景的合成。通过采用性能较强的云端完成三维场景的裁剪、采用终端合成云端发送的裁剪结果的方式，能够提高三维场景渲染的效率，降低了对终端性能的要求。

Three dimensional scene rendering method and system and related equipment

The invention discloses a three-dimensional scene rendering method and a system and related equipment, relating to the human-computer interaction field. Including the 3D scene rendering methods: cloud interaction receiving terminal sends control information; according to the cloud interactive 3D scene control information corresponding to the cloud cut; level depth map generation after cutting the 3D scene cloud; cloud 3D scene clipping results and the level of depth map is sent to the terminal, so that the terminal according to the synthesis of 3D scene cutting result and level depth map of the scene. The performance of 3D scene rendering can be improved and the performance requirements of the terminal can be reduced by using a more powerful cloud to complete the clipping of the 3D scene and the cutting results of the cloud synthesized by the terminal synthesis.

【技术实现步骤摘要】
三维场景渲染方法和系统以及相关设备
本专利技术涉及人机交互领域，尤其涉及一种三维场景渲染方法和系统以及相关设备。
技术介绍
随着终端及4G(第四代移动通信技术)等网络能力的不断提升，立体导航、虚拟会展、增强虚拟现实、移动大型多人在线(MMO，MassiveMultiplayerOnline)游戏等移动3D(3Dimensions，三维)交互式应用日益丰富，不断带来全新的交互式沉浸体验。然而现代移动交互应用中的3D场景设计日趋庞大、复杂，针对复杂的3D场景进行实时、高效的空间裁剪(SpatialCulling)，进而避免绘制那些不在屏幕范围内的3D物体，逐渐成为提升移动终端3D交互式渲染效率的关键手段之一。但是，当这一手段被应用于移动终端时，仍有一系列难题亟待解决。移动终端的CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器)的内存容量、处理能力有限，当对大规模复杂3D场景进行实时的、细粒度的空间裁剪时，容易导致虚拟内存频繁地读入读出，在极大消耗有限内存资源的同时降低了终端处理性能，使得移动端CPU不堪重负、响应迟钝，难以达到实时交互响应要求。此外，移动终端的GPU一般计算性能有限，无法针对大面积屏幕像素进行实时的高级光照、着色及后处理计算，进而导致无法实时计算渲染，大大影响了三维交互式应用在移动终端的交互体验。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的一个技术问题是：如何提高三维场景的渲染效率，以满足移动终端的三维交互式应用的使用体验。根据本专利技术实施例的第一个方面，提供了一种三维场景渲染方法，包括：云端接收终端发送的交互控制信息；云端根据交互控制信息裁剪云端对应的三维场景；云端生成裁剪后的三维场景的层次深度图；云端将三维场景的裁剪结果和层次深度图发送给终端，以便终端根据三维场景的裁剪结果和层次深度图进行场景的合成。在一个实施例中，交互控制信息包括镜头信息和场景设定信息；云端根据交互控制信息裁剪云端对应的三维场景包括：云端根据场景设定信息确定所要裁剪的三维场景，根据镜头信息和预先建立的三维场景空间索引结构裁剪三维场景。在一个实施例中，云端生成裁剪后的三维场景的层次深度图包括：云端采用层级式Z深度的方式，生成裁剪后的三维场景的纹理映射层次深度图。在一个实施例中，云端的三维场景为静态三维场景；终端根据三维场景的裁剪结果和层次深度图进行场景的合成包括：终端根据交互控制信息和建立的动态三维近景的空间索引结构对动态三维近景进行裁剪；终端根据层次深度图将动态三维近景的裁剪结果插入到静态三维场景的裁剪结果中对应的层次和深度，以进行场景合成。在一个实施例中，还包括：云端根据交互控制信息渲染云端对应的平面远景画面；云端将渲染后的平面远景画面信息发送给终端，以便终端根据渲染后的平面远景画面进行场景的合成。在一个实施例中，云端根据交互控制信息渲染云端对应的平面远景画面包括：云端检索缓冲中是否已有相应的平面远景画面，如果有，则从缓冲中获取已经渲染的平面远景画面，如果没有，则根据交互控制信息渲染云端对应的平面远景画面，将渲染后的平面远景画面保存到缓冲中。在一个实施例中，云端检索缓冲中是否已有相应的平面远景画面包括：云端对交互控制信息进行编码，以获得平面远景画面的编码；云端根据平面远景画面的编码检索缓冲中是否已有相应的平面远景画面。在一个实施例中，云端对交互控制信息进行编码包括：云端采用希尔伯特空间填充曲线编码的方式对镜头的位置信息进行编码，采用立体角有序划分的方式对镜头的方向信息进行编码，将编码后的镜头位置信息和镜头方向信息进行哈希操作，获得场景设定信息对应场景中的平面远景画面的编码；其中，交互控制信息包括镜头的位置信息、镜头的方向信息和场景设定信息。在一个实施例中，其中，云端将三维场景的裁剪结果、层次深度图、渲染后的平面远景画面信息分别编码为独立的码流，并封装为具有时间轴的复用码流，并将复用码流发送给终端。根据本专利技术实施例的第二个方面，提供一种用于三维场景渲染的云端服务器，包括：交互控制信息接收模块，用于接收终端发送的交互控制信息；三维场景裁剪模块，用于根据交互控制信息裁剪云端对应的三维场景；层次深度图生成模块，用于生成裁剪后的三维场景的层次深度图；发送模块，用于将三维场景的裁剪结果和层次深度图发送给终端，以便终端根据三维场景的裁剪结果和层次深度图进行场景的合成。在一个实施例中，交互控制信息包括镜头信息和场景设定信息；三维场景裁剪模块用于根据场景设定信息确定所要裁剪的三维场景，根据镜头信息和预先建立的三维场景空间索引结构裁剪三维场景。在一个实施例中，层次深度图生成模块用于采用层级式Z深度的方式，生成裁剪后的三维场景的纹理映射层次深度图。在一个实施例中，还包括：平面远景渲染模块，用于根据交互控制信息渲染云端对应的平面远景画面；发送模块用于将渲染后的平面远景画面信息发送给终端，以便终端根据渲染后的平面远景画面进行场景的合成。在一个实施例中，平面远景渲染模块包括缓冲检索单元、渲染单元和缓存单元；缓冲检索单元用于检索缓冲中是否已有相应的平面远景画面；渲染单元用于当缓冲中已有相应的平面远景画面时，从缓冲中获取已经渲染的平面远景画面，当缓冲中没有相应的平面远景画面时，根据交互控制信息渲染云端对应的平面远景画面；缓存单元用于将渲染后的平面远景画面保存到缓冲中。在一个实施例中，缓冲检索单元包括编码子单元和检索子单元；编码子单元用于对交互控制信息进行编码，以获得平面远景画面的编码；检索子单元用于根据平面远景画面的编码检索缓冲中是否已有相应的平面远景画面。在一个实施例中，编码子单元用于采用希尔伯特空间填充曲线编码的方式对镜头的位置信息进行编码，采用立体角有序划分的方式对镜头的方向信息进行编码，将编码后的镜头位置信息和镜头方向信息进行哈希操作，获得场景设定信息对应场景中的平面远景画面的编码；其中，交互控制信息包括镜头的位置信息、镜头的方向信息和场景设定信息。在一个实施例中，发送模块用于将三维场景的裁剪结果、层次深度图、渲染后的平面远景画面信息分别编码为独立的码流，并封装为具有时间轴的复用码流，并将复用码流发送给终端。根据本专利技术实施例的第三个方面，提供一种用于三维场景渲染的终端，包括：接收模块，用于接收云端发送的静态三维场景的裁剪结果和静态三维场景的层次深度图；三维近景裁剪模块，用于根据交互控制信息和建立的动态三维近景的空间索引结构对动态三维近景进行裁剪；场景合成模块，用于根据静态三维场景的层次深度图将动态三维近景的裁剪结果插入到静态三维场景的裁剪结果中对应的层次和深度，以进行场景合成。根据本专利技术实施例的第四个方面，提供一种三维场景渲染系统，包括前述任意一种云端服务器和前述终端。本专利技术通过采用性能较强的云端完成三维场景的裁剪、采用终端合成云端发送的裁剪结果的方式，能够提高三维场景渲染的效率，降低了对终端性能的要求。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维场景渲染方法，包括：云端接收终端发送的交互控制信息；云端根据所述交互控制信息裁剪云端对应的三维场景；云端生成所述裁剪后的三维场景的层次深度图；云端将所述三维场景的裁剪结果和所述层次深度图发送给终端，以便终端根据所述三维场景的裁剪结果和所述层次深度图进行场景的合成。

【技术特征摘要】
1.一种三维场景渲染方法，包括：云端接收终端发送的交互控制信息；云端根据所述交互控制信息裁剪云端对应的三维场景；云端生成所述裁剪后的三维场景的层次深度图；云端将所述三维场景的裁剪结果和所述层次深度图发送给终端，以便终端根据所述三维场景的裁剪结果和所述层次深度图进行场景的合成。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交互控制信息包括镜头信息和场景设定信息；所述云端根据所述交互控制信息裁剪云端对应的三维场景包括：云端根据场景设定信息确定所要裁剪的三维场景，根据镜头信息和预先建立的三维场景空间索引结构裁剪所述三维场景。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述云端生成所述裁剪后的三维场景的层次深度图包括：云端采用层级式Z深度的方式，生成所述裁剪后的三维场景的纹理映射层次深度图。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述云端的三维场景为静态三维场景；所述终端根据所述三维场景的裁剪结果和所述层次深度图进行场景的合成包括：终端根据所述交互控制信息和建立的动态三维近景的空间索引结构对动态三维近景进行裁剪；终端根据所述层次深度图将动态三维近景的裁剪结果插入到静态三维场景的裁剪结果中对应的层次和深度，以进行场景合成。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：云端根据所述交互控制信息渲染云端对应的平面远景画面；云端将渲染后的平面远景画面信息发送给终端，以便终端根据渲染后的平面远景画面进行场景的合成。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述云端根据所述交互控制信息渲染云端对应的平面远景画面包括：云端检索缓冲中是否已有相应的平面远景画面，如果有，则从缓冲中获取已经渲染的平面远景画面，如果没有，则根据所述交互控制信息渲染云端对应的平面远景画面，将渲染后的平面远景画面保存到缓冲中。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述云端检索缓冲中是否已有相应的平面远景画面包括：云端对所述交互控制信息进行编码，以获得平面远景画面的编码；云端根据平面远景画面的编码检索缓冲中是否已有相应的平面远景画面。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述云端对所述交互控制信息进行编码包括：云端采用希尔伯特空间填充曲线编码的方式对镜头的位置信息进行编码，采用立体角有序划分的方式对镜头的方向信息进行编码，将所述编码后的镜头位置信息和镜头方向信息进行哈希操作，获得场景设定信息对应场景中的平面远景画面的编码；其中，所述交互控制信息包括镜头的位置信息、镜头的方向信息和场景设定信息。9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中，云端将所述三维场景的裁剪结果、所述层次深度图、渲染后的平面远景画面信息分别编码为独立的码流，并封装为具有时间轴的复用码流，并将所述复用码流发送给终端。10.一种用于三维场景渲染的云端服务器，包括：交互控制信息接收模块，用于接收终端发送的交互控制信息；三维场景裁剪模块，用于根据所述交互控制信息裁剪云端对...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆音，
申请(专利权)人：中国电信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11