[发明专利]一种基于顶点编码的三角网格细分曲面存取方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机检测技术领域，具体涉及一种基于顶点编码的三角网格细分曲面存取方法。

背景技术

三角形网格细分曲面被广泛应用于实体造型、影视渲染、游戏动画制作等领域。它通过对三角形进行细分，使原有网格更加平顺。但是，三角形网格细分曲面存储，通常需要保持顶点坐标和拓扑结构，随着细分层次的增加，细分曲面的单元个数呈几何级数增长，内存占用量急剧上升，最终会导致内存溢出。

目前，通常采用自适应细分的方法来降低三角形网格细分曲面内存占用量，即利用透视投影的机制，对于能够显示在视窗中的三角形单元进行细分，而不能显示的部分不做处理。由于这种方法对视觉效果没有影响，所以被广泛应用于影视渲染和游戏动画制作，但是，这种方法却不适用实体造型，因为实体造型通常需要对所有单元都要进行细分。

为此，本发明提出一种基于顶点编码的三角形网格细分曲面存取方法。本发明通过一种编码方法将不同顶点与其所在的存储位置唯一对应，提高了访存效率，同时利用编码和编码的叠加，可以确定细分曲面内的任意顶点和单元，避免了由于保存细分曲面拓扑结构而带来的内存开销，本方法广泛适用于实体造型、影视渲染和游戏动画，可以提高内存利用率60％以上。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种基于顶点编码的三角网格细分曲面存取方法，利用一种顶点编码方法将顶点与其所在存储位置唯一对应，提高了内存利用率。

一种基于顶点编码的三角网格细分曲面存取方法，包括如下步骤：

步骤(1)对输入的待细分三角形，依据给定的最大细分层次，对待细分三角形的三个顶点进行编码；

步骤(2)对步骤(1)中的待细分三角形进行递归细分，直至达到给定的最大细分层次，且每次细分过程中，对新生成的顶点进行编码；

步骤(3)计算所有顶点编码在顶点数组中的位置，然后将每个顶点的坐标存入顶点数组中该顶点编码对应的位置。

步骤(4)依据最顶层细分曲面三个角点的编码，计算出边中心的编码，进而通过递归方式得到所有细分曲面中三角形单元的顶点编码，依据顶点编码计算出该顶点在顶点数组中的位置，然后根据计算出的位置提取顶点坐标。

所述的步骤(1)中，对输入的待细分三角形，依据给定的最大细分层次，对待细分三角形的三个顶点进行编码，具体包括如下步骤：

1-1.依据给定的最大细分层次m，计算出经过m次细分后，在待细分三角形每条边上顶点个数n，

1-2.按照顺时针顺序，用一个十进制整数对待细分三角形的三个顶点进行编码，前两位对应行号，后两位对应列号，具体的：

1-2-1.任意选取待细分三角形中的一个顶点作为起始顶点，行号列号均为1，

1-2-2.沿顺时针方向选取下一个顶点，列号为1，行号为n；

1-2-3.沿顺时针方向选取下一个顶点，列号为n，行号为1；

所述的步骤(2)中，对步骤(1)中的待细分三角形进行递归细分，直至达到给定的最大细分层次，且每次细分过程中，对新生成的顶点进行编码，具体包括如下步骤：

2-1.依据细分规则，更新原有顶点坐标，并生成新的边中心点，边中心点编码等于该所在边的两个顶点编码的平均数，

2-2.重复步骤2-1，直至达到最大细分层次。

所述的步骤(3)中计算每个顶点编码在顶点数组中的位置，采用如下公式：

n+n-1+…+n-(number/MAX-2)+number％MAX-1；

其中number为顶点编码，MAX选取刚好大于n的10的整数次幂。

所述的步骤(4)中依据顶点编码计算出该顶点在顶点数组中的位置，然后根据计算出的位置提取顶点坐标，其顶点在顶点数组中的位置的计算采用如下公式：

n+n-1+…+n-(number/MAX-2)+number％MAX-1。

所述的步骤(2)中采用Loop方法对三角形进行细分。

本发明有益效果如下：

本发明通过一种编码方法将不同顶点与其所在的存储位置唯一对应，同时利用编码和编码的叠加，可以确定细分曲面内的任意顶点和单元，避免了由于保存细分曲面拓扑结构而带来的内存开销，本方法广泛适用于实体造型、影视渲染和游戏动画，可以提高内存利用率60％以上。

附图说明

图1为本发明三角形网格细分曲面存取方法的步骤流程示意图；

图2(a)为对输入的原始三角形编码；

图2(b)为第一次细分结果；