[发明专利]基于定量控制器和显示优先级队列的渲染引擎方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于定量控制器和显示优先级队列的渲染引擎系统，该系统包括场景树模块、场景筛选器模块、筛选结果树模块，场景筛选器模块包括资源管理器模块，资源管理器模块包括显示优先级队列模块，优先级队列模块包括分析画面影响度值模块，筛选结果树模块包括渲染模块。通过采用广度优先遍历遍历场景树，从优先级队列中挑选对最终画面影响度最大的模型进行渲染，从而实现了以模型对最终画面的贡献度作为筛选的原则，同时每筛选择一个模型显示，就对应的资源加1，当资源达到限制的时候，删除掉了后续对画面贡献度较低的所有模型，既能够精确的控制模型资源的占用，保证渲染流畅度，同时又能够在固定的资源下达到最好的模型完整性。

技术领域

本发明涉及渲染引擎方法的技术领域，具体来说，涉及一种基于定量控制器和显示优先级队列的渲染引擎方法和系统。

背景技术

随着渲染引擎技术的发展与更新，渲染引擎在工业、游戏、设计等行业取得了巨大的成功，同时，渲染引擎也面临着更多更大的压力。其中一项压力来自于要求渲染的模型量越来越大，从几栋房子到一座城市的模型承载量要求渲染引擎在有限的硬件资源下需尽可能的为用户提供更好的展示效果。

作为展示效果的重要影响因素，渲染画面内看到的模型是否完整严重影响了用户体验，因此如何挑选对完整度体验影响更大的模型显示变得特别重要。

一种挑选模型的方法是整体的降低模型的显示距离，让一部分小模型隐藏起来。一个典型的城市树模型结构，城市为根节点，房屋、街道、桥梁等为子节点组成，房屋的子节点为窗户、门等结构组成，模型之间形成一颗场景树，场景树上的每个模型（如城市、房屋等）被称为节点。

场景树具有如下特点：

1.父节点模型比较大，其子节点为比它更小的一些有距离它很近的模型组成，如地面和房屋、街道、桥梁的关系，表示看到地面的时候才会看到房屋，同样看到房屋后才会看到围墙、信箱那些房屋周围更小的模型。

2.每个节点自定义自己的显示距离，如地面（0-1万米）表示当视角距离城市至一万米之内的时候可以看到地面的模型，房屋（0-5千米）表示视角距离房屋五千米以内的时候可以看到房屋，而围墙（0-50米）表示视角距离围墙50米的时候可以看到。

渲染时候，渲染过程挑选必要的模型显示从根节点开始，如从地面开始，计算视角位置到模型中心的实时位置，得到当前视角到模型的距离，当距离超过模型自定义的显示距离时候该模型及其子树都被裁减掉；父节点遍历完成，继续筛选其子节点直到叶节点为止；依次遍历完整个场景便完成了场景内模型的挑选，然后渲染到窗口显示。

传统的遍历方式是采用深度优先遍历顺序，因此遍历的顺序是“地面-房屋-围墙-信箱-街道-桥梁”。

当资源占用受限制需要保证流畅度的情况下，用户需筛选掉更多的模型，传统的做法是给筛选的过程设置一个模型显示距离比例如0.5，遍历过程中，将模型自身的显示距离乘以该比例，相当于将模型整体的显示距离缩小一半，此时模型较小的部分会被筛选掉的更多。

上述方式具有如下缺点：

1.在筛选掉模型的时候只考虑到了模型的大小，即省略掉的是模型较小的部分，没有考虑到模型本身跟视角的关系，对最终画面的影响度。举例如省略掉了就在眼前的围墙，而显示了在较远部分的街道，街道虽然大但是由于距视角挺远，因此最终形成的画面里其占得图像像素数并非一定大于近处的围墙，也就是说围墙的缺失所带来的模型完整度的损失要大于省略掉远处的街道。

2.无法定量的控制模型的显示以保证渲染流畅度，由于模型大小的分布情况随应用场景而不定，因此完全通过对整体模型的一个显示距离的放缩很容易出现剪裁的模型不够或者剪裁的过多导致渲染流畅度得不到保证。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种基于定量控制器和显示优先级队列的渲染引擎方法和系统，能够克服现有技术的上述不足。