[发明专利]用于实时渲染的依赖于连接性的几何学优化

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于显现/渲染（visualising/rendering）计算机模型的方法。具体的，本发明涉及一种用于显现/渲染计算机模型的高效计算方法。

背景技术

3D计算机图形学在诸如计算机辅助设计（CAD）和计算机游戏的广泛的领域中使用。3D计算机图形学可以用于生成3D模型的透视图。这可以在设计过程中使用（CAD中通常就是这样）或者为了娱乐的目的而使用（计算机游戏中通常就是这样）。面对3D计算机图形学的一个普遍问题是需要大的计算资源。这对于实时3D计算机图形学来说尤其是一个问题，因为缺少计算资源将导致降低的帧速率以及相应降低的用户体验。

对于计算的密集研究已经与计算机模型的复杂度的类似增加相匹配。对于其中设计较大结构的CAD和其中增加的细节水平导致更加复杂的模型的计算机游戏均是如此。用3D计算机图形学表现的公共对象组是复合产品。复合产品是包括多个更小的物理组件的产品。

包括大量组件的复合产品的示例包括大型机械、汽车、飞机和其他交通工具、建筑物、以及未装配地销售和运输的产品，例如家具、玩具模型等。包括大量更小组件的产品的具体示例包括玩具构造套件（sets），其包括多个可互相连接的玩具构造元件。

存在玩具构造套件的各种已知种类的制作模型的概念。特别的，积木式或半积木式概念非常流行，因为它们提供有趣并且有挑战的玩耍体验。典型的，这些概念提供一组预先制造的建造元件，它们能够借助于预先制造的元件的连接元件或其他耦接部件以某些预定方式相互连接。预先制造的建造元件可以类似于适用于特定制作模型任务的公知对象。因此在例如建造房屋的模型中，建造元件可以类似于墙砖、瓦、门和窗户。以这种方式选择建造元件的优点是玩耍被放入到系统中，并且与其中每次要制作新模型时房屋的所有细节都要被定义的情形相比，建造房屋的模型所涉及的工作显著减少。但是，为了建造模型的简单性，以建造房屋或其他对象的完全自由度作为折中。

例如，可从品牌LEGO下获得的玩具构造套件包括具有突起和相应的凹孔作为连接元件的多个不同种类的可互相连接的建造元件。连接元件根据规则的网格图案来布置，由此允许在建造元件之间的各种连接。

减少显现/渲染计算机模型所需的计算负荷的已知方法是遮挡剔除（occlusion culling）。遮挡剔除通过从给定的观看透视中找到隐藏的面来工作。然而，已知的遮挡剔除算法较慢并且在每次视点改变时都需要运行。这对于计算机辅助设计和计算机游戏尤其是一个问题，因为这些应用中的视点典型地经常改变，导致由于遮挡剔除算法造成的大计算负荷。

因此以高效计算方式显现/渲染复合产品仍然是一个问题。

发明内容

本发明的第一方面涉及计算机实现的用于显现/渲染计算机模型的方法，所述计算机模型包括多个组件，其中所述方法包括：

存储所述多个组件的至少一个的多个部件，每个部件包括用于显现/渲染该部件的几何学信息，

存储指示多个组件在坐标系中的位置和方向的信息，

基于所存储的指示多个组件的相应位置和方向的信息来确定组件中各个组件之间的空间关系，

基于所确定的各个组件之间的空间关系，对于至少一个组件确定多个存储的部件，以用于显现/渲染所述组件。

计算机模型可以表示任何对象，诸如例如玩具模型的复合产品或者可替换地例如数字特征的非复合产品。计算机模型可以具有任何维度，例如二维或三维。计算机模型还可以是随时间而存在动画的。计算机模型的动画可以涉及整个模型或模型的所选组件。组件可以是模型的任何子组，例如当计算机模型表示由玩具构造元件建造的玩具模型时的玩具构造元件或者可选的玩具构造元件的一组面。部件可以是组件的任何子组，例如玩具构造元件上的突起圆柱形或者可选的突起圆柱形的一组面。

在一个实施例中，子组是适当的子组意味着组件不能是整个模型，并且部件不能是整个组件。

在一个实施例中，子组不限于适当的子组意味着组件可以是整个模型，并且部件可以是整个组件。

部件可以包含几何学信息，定义组件的几何学。几何学信息可以以任何形式存储，诸如多边形网格、NURBS面或Patch面。部件还可以包括部件的材料性质，例如纹理性质、反射性质、折射性质、透明度设置和阴影性质。

指示组件的位置和方向的信息可以是组件在任何局部或全局坐标系中的位置和方向，或者描述它们相对于另一模型、组件、部件等的关系的信息，例如如WO04034333中所公开的。