[发明专利]行星尺度物体渲染

说明书

技术领域

这大体上涉及行星尺度物体渲染。如本文使用的，行星尺度物体渲染牵涉渲染在尺度上相差至少100,000倍的物体。

背景技术

利用例如在Google Earth中使用的行星物体渲染，用户可查看整个地球并且看到一个分辨率水平并且然后可有效地放大地球上的特定区域并且相对于较小的面积看到更大的分辨率。从而，Google Earth允许用户选择特定区域来查看、选择那些区域中的多少来查看，并且由此系统确定用户可看到的分辨率。

行星观看器可提供用于使各种科学数据可视化以及用于个人、社会和大众媒体的便利平台。行星查看器还可在航行、生态管理、地理监督和规划、环境科学、应急规划和响应中使用，以及用于娱乐。

由于查看距离和查看面积的大的变化以及需要实时检索非常大量的二维数据（其包括表面高度数据），以高精度实时渲染例如地球等行星尺度物体对于3D几何处理是富有挑战的，例如，行星查看器可查看近至一米以及远至几万千米的区域，其中查看面积小至一平方米并且大至整个半球。

附图说明

图1是对于一个实施例的多个网格拓扑中的三个的透视图；

图2是根据一个实施例的几何处理流水线的流程图；

图3是根据一个实施例的小片镶嵌的描述；

图4是示出根据一个实施例的位移绘图的标绘图；

图5是根据一个实施例用于离线处理的流程图；

图6是一个实施例的四叉树分级结构的布局；

图7是一个实施例的分级四叉树的描述；

图8是根据一个实施例的拓扑数据的运行时检索的流程图；

图9是一个实施例的硬件描述。

具体实施方式

根据本发明的一些实施例，行星物体是地球或另一个天体行星，但本发明可以适用于任何行星尺度物体（大于100,000X的尺度）。在一个实施例中，行星近似为正球体。这可使采样和插值简化并且更易于计算表面法线。

在一个实施例中，可存在多个固定或预定的离散层次的细节球形网格拓扑。例如，在一个实施例中，由球形网格拓扑实现的八个离散层次的细节可从最粗层次的细节跨越到最细层次的细节。在一个实施例中，最粗层次的细节是每小片1667×1667千米并且最细层次的细节小片是13.02×13.02平方千米。如本文使用的，面是球形网格拓扑上的四边形区域（面是三角形的极点区除外），其代表实际几何物体上的小片。

参考图1，用于实现预定数量的离散层次的细节的多个球形网格拓扑10中的三个可在一个实施例中使用。仅描绘三个拓扑来图示从左到右逐渐增加层次的细节。每个网格拓扑包括多个面12，其理想化并且简化为平坦的表面。从而，每个网格拓扑由代表给定分辨率的多个平坦的面组成。每个邻接平坦的面代表实际球形物体的大小和形状大致相似的球形（即，非平坦的）段，叫作小片。

在一些实施例中，由网格拓扑实现的固定或离散层次的细节通过网格拓扑和拓扑数据的连续层次细节补充。在一些实施例中，高效数据结构可用于快速网络传输、快速硬盘输入/输出（I/O）和高效存储器高速缓存。

参考图2，在一个实施例中，行星尺度物体渲染的几何处理流水线通过创建分级网格模型而开始，如在框14中指示的。这些分级网格模型是预定数量的离散层次的细节，如在图1中描绘的。尽管给出其中使用八个网格模型的示例，网格模型的数量可基于处理系统的能力而选择。

在一些实施例中，因为网格拓扑可能将具有将不适合本地存储的大小而不存储它们。将用两个32位浮点值来存储每个顶点的地理位置（即，经度和维度），一个32位整数用于将每个顶点指数化，一个32位整数用于将每个边指数化，一个32位整数用于将每个面指数化，并且额外的指数复制用于存储连接性信息。该信息中没有一个被存储，而相反根据需要而生成。

在一个实施例中，对m个离散细节层次（LOD）使用m个分级网格模型（例如，m=8），其中每一个LOD l对它的相邻较粗的LOD l-1两倍上采样。为了消除存储这些模型（在最细LOD大约5百万个顶点）的需要，这些LOD的顶点、边和面被仔细地指数化使得它们在任何LOD的位置和连接性可以在需要时被计算。