[发明专利]一种基于Web3D的超大场景实时渲染装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据传输加载装置和方法，特别是涉及基于Web3D的超大场景数据实时加载渲染的装置和方法。

背景技术

如所公知的，在互联网快速发展的今天，互联网上的3D图形技术(Web3D)日趋成熟，在电子商务、联机娱乐休闲与游戏、科技与工程的可视化、教育、医学、地理信息、虚拟社区等领域应用前景广阔。但在实际应用中，基于B/S模式(即浏览器和服务端架构)的Web3D应用发展存在两个致命性的因素，即网络带宽和用户客户端的实时渲染速度。

用户要访问、使用一个Web3D应用程序，客户端程序需要调用本地操作系统的底层图形接口完成三维图形渲染，如果每次使用都需要等待几分钟甚至十几分钟以上的时间来等待通过网络将三维数据从服务器端下载到本地，并在验证完数据完整性之后开始渲染，那么这个应用程序是注定要丧失用户群体的。随着电缆和光纤通信技术的快速发展，网络带宽虽有着大幅提升，但对于文件体积100MB以上超大场景的三维数据而言，传输带宽仍是制约发展的主要瓶颈。

三维应用在用户终端上的使用，客户端支持OpenGL或微软的Direct3D(OpenGL和Direct3D都是专业的图形编程接口，最大区别在于Direct3D是微软Windows系统独有的，而OpenGL是跨编辑语言、跨系统平台的)是实现的关键，在这一点上Web3D和PC 3D没有区别，而OpenGL或Direct3D的运行效率直接取决于用户终端的硬件水平，不同的用户终端存在高端和低端硬件配置的问题，所以要想满足BS模式的Web3D应用在海量良莠不齐的用户终端上流畅运行，优秀的实时渲染技术是非常关键的。

Web3D的应用与基于主机的3D应用类似，数据的组织结构也是依照场景、元素、对象、属性和对象间联系逐步细化，场景中包括各类元素，元素的特性限定了能够完成的方法；属于同一类元素属性的对象定义有不同的三维属性，包括位置、形状、颜色、外观等属性；每个对象还包括与其他对象间的连接关系，包括对象相互间运动状态、触发状态，关联层次等对象间的特征关系。

发明内容

针对以上缺陷，本发明目的是为Web3D的超大场景应用，提供一种实时渲染装置，解决传输带宽较小不适应实时渲染高要求的技术问题。

本发明目的是提供一种利用本实时渲染装置的方法，解决渲染速度慢的问题。

本发明的超大场景实时渲染装置包括数据传输部分和数据渲染部分，数据传输部分包括结构转换装置，序列化装置，服务端线程管理装置，数据渲染部分包括客户端数据加载装置，动态显示管理装置；

结构转换装置，根据客户端对场景对象的请求，将场景模型响应数据的封装结构转换为JSON结构；

序列化装置，用于将响应数据中场景的模型和元素对象实例化，将实例化的对象转换为独立的数据流；

服务端线程管理装置，用来将数据流分配给不同的线程，实现场景模型中各元素对象的并发传输；

客户端数据加载装置，用于将场景模型中的元素对象在客户端实时加载，实现数据并发传输与场景元素加载过程同步；

动态显示管理装置，用于完成客户端实时渲染，调节客户端系统资源；

其中：结构转换装置包括内容压缩装置，用于排除JSON结构封装的数据中与场景数据无关的XML信息数据和冗余数据，包括换行符，空格符，制表符，用于平台兼容性的头文件结构；

服务端线程管理装置包括优先级管理装置，用于对响应数据中的场景元素对象进行分类，根据恢复场景的需要设置优先级；

动态显示管理装置包括资源监视装置，用于监视系统内存或显存的利用率，为优化系统资源提供触发条件。

客户端数据加载装置还包括反序列化装置，数据提取装置，数据加载装置；

反序列化装置，用于将数据流转换为JSON结构封装的数据，对于转换失败的数据流，向序列化装置发送重新序列化请求；

数据提取装置，用于根据客户端请求从JSON封装结构的场景数据中提取场景元素和对象；

数据加载装置，用于实时加载场景元素和对象至OpenGL或Direct3D，完成各个对象的渲染。

服务端线程管理装置还包括线程分配装置，用于依据客户端请求优先级将序列化的数据流传递给不同线程处理，实现数据并行传送。

动态显示管理装置还包括场景层次细节管理装置，根据资源监视装置的控制信号，控制相机元素的视野或视距调整场景中组成对象的三角形的渲染效果和贴图分辨率。