[发明专利]一种基于网络的分布式同步渲染系统和方法

摘要

本发明公开了一种基于网络的分布式同步渲染方法包括步骤：计算投影矩阵、设置显示终端计算机、设置总控服务器、更新场景信息、处理同步对象与相机信息和调整相机视角。基于网络的分布式同步渲染系统包括：多屏显示终端、终端计算机、高速以太网、总控服务器、路由器和摄像系统，多屏显示终端通过DP线缆与终端计算机连接，高速以太网连接终端计算机、总控服务器和路由器。本发明与现有技术相比，利用每台计算机只驱动一块显示屏，由多块显示屏中内容拼接成整个场景，这样就对单台计算机的性能要求大大降低，并且拥有很好的扩展能力。

主权项

1.一种基于网络的分布式同步渲染方法，其特征在于，步骤包括：步骤1：计算投影矩阵，通过现实中显示屏幕的尺寸大小以及观察者头部的位置来计算出Unity 3D中相机的位置与投影矩阵，确定了相机与屏幕之间的位置关系、方向信息，通过现实中的环境来设置每台机器中的多投影相机模块的配置文件，可以根据观察者头部的位置调整展示场景的视角；步骤2：设置显示终端计算机，用于运行Unity3D，系统中包含复数台显示终端计算机，复数台显示终端计算机对应相应数量的显示终端；步骤3：设置总控服务器，用来同步控制复数台显示终端计算机的显示内容；步骤4：更新场景信息，总控服务器处理预设场景显示信息，对相应的对象进行操作，系统将绘制一个图像，完整画面分别由复数块显示屏共同组成，总控服务器将不断更新当前图像的变化信息；步骤5：处理同步对象与相机信息；处理同步对象与相机信息，总控服务器根据当前图像的位置坐标更新相机信息，发送同步对象与相机信息，总控服务器向复数台显示终端计算机发送当前图像信息与相机信息；步骤6：调整相机视角；同步场景信息，每一台显示终端计算机根据接收到的图像信息与相机信息，调整各自相机，渲染对应场景；其中，所述步骤1具体包括：多屏显示终端使用复数台终端计算机并行显示的模式，构成一个具有宽广视角的大型显示场景，通过现实中显示屏幕的尺寸大小以及观察者头部的位置来计算出Unity3D中相机的位置与投影矩阵，设pa、pb、pc为投影平面的三个顶点，可以得到一个三维的矩形，并确定其大小、长宽比、位置、方向，pe表示相机的位置，确定了相机与屏幕之间的位置关系、方向信息，通过现实中的环境来设置每台机器中的多投影相机模块的配置文件；其中，多屏显示终端呈弧面排列，弧面所对应圆的半径为R，令H表示显示屏长边长度，W表示显示屏的短边长度，w`表示显示屏的边框厚度，α表示相邻两块显示屏之间的夹角，假设三维空间中一点P的三维空间坐标系1中的坐标值为P(x,y,z)，则点P在空间坐标系2中的坐标值P`(x`,y`,z`)可以表示为：其中T为平移矩阵，R为旋转矩阵，且R＝R<sub>x</sub>R<sub>y</sub>R<sub>z</sub>,pe在多屏显示终端的中心垂线上，且第一多屏显示终端的中心点为坐标系1的坐标原点；pe在相邻显示屏的中心垂线上，且相邻显示屏的中心点为坐标系3的坐标原点；pe为坐标系2的坐标原点，pb`在坐标系3中的坐标值为pb`(x3,y3,z3)，pb`在坐标系2中的坐标值为pb`(x2,y2,z2)，pb`在坐标系1中的坐标值为pb`(x1,y1,z1)，则：其中T＝0 0 R<sup>T</sup>，R＝R<sub>x</sub>R<sub>y</sub>R<sub>z</sub>,其中T`＝[0 0 ‑R]^T，R`＝R<sub>x</sub>`R_y`R<sub>z</sub>`，所以在考虑显示屏边框宽度的情况下，容易得到半径代入上式即可求得pb`在坐标系1中的坐标值，从而可求得各屏幕的顶点在坐标系1中的坐标值。