一种基于移动平台的三维虚拟地球悬空中文字符渲染方法技术

本发明专利技术提供的一种基于移动平台的三维虚拟地球悬空中文字符渲染方法，使用多种视角和多种变换手段进行场景的漫游操作，能够满足当前三维虚拟地球多尺度、多视角展示的目的，能够适应当前用户浏览三维场景规模逐步变大的需求。设计了一种允许用户通过二维操作调整空间方位的三维交互技术，在三维虚拟地球中，用户需要操作的是大范围地形、影像等数据构建的虚拟地球模型，虚拟球中心能够很好地与地球模型中心重合，给用户带来的交互体验好。设计了基于移动终端的三维虚拟地球用户浏览的滑动、旋转、缩放功能，通过手势操控方式使得整个交互方式更加新颖、生动，增强了用户的交互体验。

【技术实现步骤摘要】
一种基于移动平台的三维虚拟地球悬空中文字符渲染方法
本专利技术涉及一种中文字符渲染方法，特别涉及一种基于移动平台的三维虚拟地球悬空中文字符渲染方法，属于基于移动平台的三维虚拟地球

技术介绍
伴随着无线网络和移动终端的迅捷发展，基于MobileGIS(移动地理信息系统)的移动三维地理信息服务系统成为当今的研发热点。作为移动三维GIS的应用方向之一，移动三维虚拟地球能够整合在线的多源地理信息资源，为公众提供智能的、按需的、基于位置的多源地理信息应用服务。移动三维虚拟地球要求在移动终端有效的集成、显示全球范围内的地理空间数据，通过用户触控操作实时动态改变和更新需要预览的地理数据范围和空间尺度。现阶段，移动终端较于传统PC资源受限，已有的虚拟地球技术特别是字符渲染方法无法在移动终端正常使用，交互方式的差异更使得中文字符渲染显示方法无法实现满足用户需求。文字是记录语言信息的符号化系统，其本质是图形化符号。字体则是可以打印和显示的字符映像，现阶段常用的字体有：点阵字体、向量字体、曲线字体，在硬件条件支持的情况下，曲线字体是现阶段PC上使用最广泛的字体，常见的有Typle字体库和Truetype字体库。目前，现有技术的移动平台已有的图形驱动程序大多只提供英文字符的显示功能，完全不能满足中文字符的显示需求，不能满足中国国内市场的应用产品需求，严重降低了中文用户的体验效果。在硬件资源受限的前提下，缩放时出现较大程度的失真，渲染时需要构建较多的几何模型，带来渲染冗余。现有技术三维悬空字符的渲染中字体无法以永远对着观察者的方向在特定的地理位置进行渲染。随着用户缩放操作，中文字符将始终只能以固定大小呈现在屏幕上，因此移动三维虚拟地球系统不能满足中文字符显示位置和大小的特殊需求，现有技术指定空间几何位置的绘制方式不适合移动三维虚拟地球平台。综合来看，现有技术主要存在以下几点缺陷：一是现有技术的移动平台已有的图形驱动程序大多只提供英文字符的显示功能，完全不能满足中文字符的显示需求，也不能满足中国国内市场的应用产品需求，严重降低了中文用户的体验效果；二是三维悬空字符的渲染无法满足字体以永远对着观察者的方向在特定的地理位置进行渲染，由于移动平台的三维虚拟地球的特殊性，当字体无法对着观察者的方向时很难看清，用户体验很差；三是随着用户缩放操作，字符将始终以固定大小呈现在屏幕上，无法自动调整大小，造成用户连续缩小时，字体太小无法看清，用户连续放大时，字体太大也无法看清，因此字符将始终以固定大小的绘制方式不适合移动三维虚拟地球平台。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供的一种基于移动平台的三维虚拟地球悬空中文字符渲染方法，使用多种视角和多种变换手段进行场景的漫游操作，能够很好地满足当前三维虚拟地球多尺度、多视角展示的目的，能够很好地适应当前用户浏览三维场景规模逐步变大的需求，同时很好地符合了用户全方位浏览地理数据的操作习惯。设计了一种允许用户通过二维操作调整空间方位的三维交互技术，在三维虚拟地球中，用户需要操作的是大范围地形、影像等数据构建的虚拟地球模型，虚拟球中心能够很好地与地球模型中心重合，给用户带来的交互体验好。设计了基于移动终端的三维虚拟地球用户浏览的滑动、旋转、缩放功能，通过手势操控方式使得整个交互方式更加新颖、生动，增强了用户的交互体验。为达到以上技术效果，本专利技术所采用的技术方案如下：一种基于移动平台的三维虚拟地球悬空中文字符渲染方法，将中文字符以字符图片的形式显示出来，将点阵图像作为字符存储方式，点阵图像将中文字符以点阵的形式展现，渲染时构建需要显示位置的几何模型，将点阵作为纹理贴图，中文字符到点阵纹理图片的生成经过中文字符编码转换、点阵图像生成、纹理数据生成、纹理映射过程；所述中文字符编码转换将UTF-8编码转换成Unicode规范定义的四字节编码，获取字符的点阵图像；所述点阵图像生成通过Unicode编码方法获取操作系统中任意对应编码的点阵字符，设定字体格式，对点阵进行重新排列获取需要的任意字体的点阵字符图像。所述纹理数据生成采用32位的RGBA格式进行纹理图片的生成，将原来代表每个像素的二进制位映射为表示字符相应位置的32位无符号整数，在渲染时，通过OpenglES渲染API附带的像素混合通道，判断字体纹理像素的alpha值大小并进行过滤，若alpha＝1，则为透明色并显示背景颜色，反之，则显示当前字体纹理图片像素颜色。所述纹理映射采用纹理图片映射的方式实现字体的显示效果，按照需要显示字体的空间位置，在相应位置的三维立体空间中构建矩形。将三维空间矩形的几何和需要显示的字符纹理图片绑定起来，在渲染时由矩形几何控制字体的朝向，三维悬空字符的渲染要求字体以永远对着观察者的方向在特定的地理位置进行渲染，实时计算需要显示中文字符的空间三维位置并按照投影和裁剪规则计算中文字符在屏幕上的位置，按照像素大小在屏幕相应位置上进行渲染。空间三维坐标到屏幕像素位置的转换经过模型视图变换、投影变换、视口变换三个过程。经过编码转换、纹理生成后移动终端能够快速实现中文字符的栅格化和渲染，将字符空间三维位置投影到屏幕上并进行字符渲染后用户在缩放操作中字符始终保持特定大小。一种基于移动平台的三维虚拟地球悬空中文字符渲染方法，进一步的，所述中文字符编码转换将基于Linux内核构建的移动系统平台默认字符编码UTF-8编码转换成Unicode规范定义的四字节编码，用于获取字符的点阵图像；UTF-8是一种变长度的特殊字节编码方式，根据中英文字符的变化字节长度自动选择1-4个字节标示合适的字符，针对单字节字符，其中第一位为0且后七位为这个符号的Unicode编码，针对多字节(N个字节)符号，第一个字节的前N位都设置为1，第N+1位设置为0，后面字节的前2位为10且剩下的为Unicode编码；基于移动平台的UTF-8编码的字符串集，指针指向第一个字节，计算出该字符包含的字节数n，将这n个字节进行移位相加，并将字符指针前移n位，得到该字符的Unicode编码，转换成的Unicode编码每个字符长度一致。一种基于移动平台的三维虚拟地球悬空中文字符渲染方法，进一步的，所述点阵图像生成通过Unicode编码方法获取到操作系统中任意对应编码的点阵字符，设定字体格式，对点阵进行重新排列获取需要的任意字体的点阵字符图像；开源的点阵图像生成工具选用freeType，freeType为C语言实现库，通过Unicode编码、字体、位图大小信息生成用户需要的字符点阵位图数据；所述点阵图像生成只针对需要显示的字符数据集进行实时的编码转换和点阵生成，图像像素大小按照中英文设有差异，其中中文字符按照16*16大小设置，英文和数字字符按照8*16的大小设定。一种基于移动平台的三维虚拟地球悬空中文字符渲染方法，进一步的，所述纹理数据生成采用32位的RGBA格式进行纹理图片的生成，将原来代表每个像素的二进制位映射为表示字符相应位置的32位无符号整数，在渲染时，通过OpenglES渲染API附带的像素混合通道，判断字体纹理像素的alpha值大小并进行过滤，若alpha＝1，则为透明色并显示背景颜色，反之，则显示当前字体纹理图片像素颜色；中文字符按照16*16的像素大小进行设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于移动平台的三维虚拟地球悬空中文字符渲染方法，其特征在于，将中文字符以字符图片的形式显示出来，将点阵图像作为字符存储方式，点阵图像将中文字符以点阵的形式展现，渲染时构建需要显示位置的几何模型，将点阵作为纹理贴图，中文字符到点阵纹理图片的生成经过中文字符编码转换、点阵图像生成、纹理数据生成、纹理映射过程；所述中文字符编码转换将UTF‑8编码转换成Unicode规范定义的四字节编码，获取字符的点阵图像；所述点阵图像生成通过Unicode编码方法获取操作系统中任意对应编码的点阵字符，设定字体格式，对点阵进行重新排列获取需要的任意字体的点阵字符图像。所述纹理数据生成采用32位的RGBA格式进行纹理图片的生成，将原来代表每个像素的二进制位映射为表示字符相应位置的32位无符号整数，在渲染时，通过Opengl ES渲染API附带的像素混合通道，判断字体纹理像素的alpha值大小并进行过滤，若alpha＝1，则为透明色并显示背景颜色，反之，则显示当前字体纹理图片像素颜色。所述纹理映射采用纹理图片映射的方式实现字体的显示效果，按照需要显示字体的空间位置，在相应位置的三维立体空间中构建矩形。将三维空间矩形的几何和需要显示的字符纹理图片绑定起来，在渲染时由矩形几何控制字体的朝向，三维悬空字符的渲染要求字体以永远对着观察者的方向在特定的地理位置进行渲染，实时计算需要显示中文字符的空间三维位置并按照投影和裁剪规则计算中文字符在屏幕上的位置，按照像素大小在屏幕相应位置上进行渲染。空间三维坐标到屏幕像素位置的转换经过模型视图变换、投影变换、视口变换三个过程。经过编码转换、纹理生成后移动终端能够快速实现中文字符的栅格化和渲染，将字符空间三维位置投影到屏幕上并进行字符渲染后用户在缩放操作中字符始终保持特定大小。...

【技术特征摘要】
1.一种基于移动平台的三维虚拟地球悬空中文字符渲染方法，其特征在于，将中文字符以字符图片的形式显示出来，将点阵图像作为字符存储方式，点阵图像将中文字符以点阵的形式展现，渲染时构建需要显示位置的几何模型，将点阵作为纹理贴图，中文字符到点阵纹理图片的生成经过中文字符编码转换、点阵图像生成、纹理数据生成、纹理映射过程；所述中文字符编码转换将UTF-8编码转换成Unicode规范定义的四字节编码，获取字符的点阵图像；所述点阵图像生成通过Unicode编码方法获取操作系统中任意对应编码的点阵字符，设定字体格式，对点阵进行重新排列获取需要的任意字体的点阵字符图像。所述纹理数据生成采用32位的RGBA格式进行纹理图片的生成，将原来代表每个像素的二进制位映射为表示字符相应位置的32位无符号整数，在渲染时，通过OpenglES渲染API附带的像素混合通道，判断字体纹理像素的alpha值大小并进行过滤，若alpha＝1，则为透明色并显示背景颜色，反之，则显示当前字体纹理图片像素颜色。所述纹理映射采用纹理图片映射的方式实现字体的显示效果，按照需要显示字体的空间位置，在相应位置的三维立体空间中构建矩形。将三维空间矩形的几何和需要显示的字符纹理图片绑定起来，在渲染时由矩形几何控制字体的朝向，三维悬空字符的渲染要求字体以永远对着观察者的方向在特定的地理位置进行渲染，实时计算需要显示中文字符的空间三维位置并按照投影和裁剪规则计算中文字符在屏幕上的位置，按照像素大小在屏幕相应位置上进行渲染。空间三维坐标到屏幕像素位置的转换经过模型视图变换、投影变换、视口变换三个过程。经过编码转换、纹理生成后移动终端能够快速实现中文字符的栅格化和渲染，将字符空间三维位置投影到屏幕上并进行字符渲染后用户在缩放操作中字符始终保持特定大小。2.根据权利要求1所述的一种基于移动平台的三维虚拟地球悬空中文字符渲染方法，其特征在于，所述中文字符编码转换将基于Linux内核构建的移动系统平台默认字符编码UTF-8编码转换成Unicode规范定义的四字节编码，用于获取字符的点阵图像；UTF-8是一种变长度的特殊字节编码方式，根据中英文字符的变化字节长度自动选择1-4个字节标示合适的字符，针对单字节字符，其中第一位为0且后七位为这个符号的Unicode编码，针对多字节(N个字节)符号，第一个字节的前N位都设置为1，第N+1位设置为0，后面字节的前2位为10且剩下的为Unicode编码；基于移动平台的UTF-8编码的字符串集，指针指向第一个字节，计算出该字符包含的字节数n，将这n个字节进行移位相加，并将字符指针前移n位，得到该字符的Unicode编码，转换...

【专利技术属性】
技术研发人员：扆冰蕾，
申请(专利权)人：扆冰蕾，
类型：发明
国别省市：湖北,42