[发明专利]基于Unreal引擎的车载HMI二维仿三维渲染方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于Unreal引擎的车载HMI二维仿三维渲染方法及系统，该方法包括：将摄像机垂直朝向某个平面，统一朝这个平面输出渲染画面；针对需要仿三维渲染的二维文字、图片，存储各自4个边缘顶点在场景里分别参照的三维对象；换算出场景里三维对象投影到渲染平面的二维坐标点；比较4个参照三维对象在渲染平面的投影点与初始状态下的投影点，控制设置二维UI贴合三维模型最近似、最合适的平面位置、平面旋转角度、长宽缩放比例等属性值。本发明实现了车载HMI上二维文字、图片的仿三维渲染，增强了用户的视觉效果。

技术领域

本发明涉及车载HMI制作领域，尤其涉及一种基于Unreal引擎的车载HMI二维仿三维渲染方法及系统。

背景技术

随着电子芯片技术的飞速发展，越来越多的车载HMI采用了3D引擎进行开发，加入了越来越丰富的模型、贴图、特效等数字美术资产。在二维元素UI与三维模型同步叠加时，为了使用户从视觉感受上认为看到的全部是三维场景渲染的效果，渲染二维HMI元素时，需要实现二维元素UI紧密贴合三维模型背景，一般现有的制作方案如下：

方案一：采用二维元素UI对应的纹理贴图，编辑写入模型的材质，附着在模型面上，实现文字、图片仿三维渲染效果。

方案二：采用制作好的二维元素UI，直接挂载到三维的空间点上，再通过场景搭建的方式，配合设置场景的相机实现二维仿三维渲染的效果。

方案三：在方案二的基础上，将一些不重要的、不需要的部分做成二维的形态，其余的部分仍采用挂载到三维空间点上，以此来实现与方案二类似的效果。

现有方案的缺点如下：

1、采用方案一制作得到的三维表现效果最真实、最好。然而能够制作成材质、来表现三维效果的元素范围有限。需要响应用户输入、按键的二维UI无法使用此方案。

2、方案二直接把二维元素UI当做三维对象处理，实现三维渲染效果。这样可以把二维元素UI和三维模型统一处理，十分方便；但是在三维空间点上的二维UI对象会受到场景光照、后期的影响；UI元素内容的颜色、透明度等会产生巨大的变化，这样给整个场景的灯光布置等增加了复杂度。

3、方案三是方案二的折中选择。少部分采用二维实现，大部分用三维实现，既存在与方案二一样的问题，也增加了资产制作的复杂度。

现有解决方案中，把HMI二维对象直接或间接当做三维对象处理，主要存在如下几个问题：

1、需要更复杂的资产制作流程和人员配置，增加了三维资产制作成本；再者，场景中模型细节程度和画面渲染效率成反比，对细节表现有要求的场景，会一定程度地增加性能消耗。

2、无法完全还原HMI原先的与用户交互设计，一些输入、按键功能无法实现。

3、受场景光照、后期的影响，UI二维元素内容的颜色、透明度等会产生巨大的变化；配合设置的场景相机直接渲染后效果与原HMI设计稿大相径庭。

发明内容

为了解决现有方案中存在的以上三个问题，本发明提供的技术方案是：提出一种使用Unreal引擎将车载HMI系统里二维文字、图片实现仿三维渲染效果的制作方案。

根据本发明的一个方面，一种基于Unreal引擎的车载HMI二维仿三维渲染方法，基于Unreal引擎工具开发实现，包括以下步骤：

将用户摄像设备垂直朝向一个平面，并将该平面作为渲染平面；

创建HMI元素UI时，获取这个元素UI初始状态下4个边缘顶点分别对应参照的三维对象ObjA、ObjB、ObjC、ObjD，并进行存储；

在初始状态下，利用三维到二维投影变换得到4个三维对象在渲染平面的初始投影点A、B、C、D；