[发明专利]一种3D图文渲染方法和渲染系统

说明书

技术领域

本发明涉及3D图文渲染技术，特别涉及复杂场景中生成透明物体的3D图文渲染方法和渲染系统。

背景技术

目前，3D图文广泛应用于电视包装系统中，计算机生成的3D图文效果可以混合在其它视频或图文上，3D图文中透明物件的渲染是生成适合混合的图文效果的必要步骤。

如图1所示，为现有技术中的3D图文渲染系统结构示意图。该渲染系统100包括场景解析单元101、场景描述数据存储单元102和渲染器103。

如图1所示，在现有3D图文渲染系统100中，场景解析单元101获得其它3D场景创作单元生成并保存的3D场景描述数据文件，其中，3D场景创作单元生成的3D场景描述数据文件可以是由3D、Max、Maya等3D场景创作软件生成，其保存的场景描述数据文件相应为.3ds、.ma等格式；然后，对该场景描述数据文件进行解析，其中，解析是指将不同来源、不同格式的数据文件描述的场景转换为系统设计的场景描述格式，包括物体之间的层次关系、物体灯光、材质、纹理等属性，不同来源的数据记录的格式是不同的；再将解析后的场景描述数据导入存储单元102。然后，渲染器103对存储单元102中的场景描述数据进行渲染。渲染结束后，将渲染后的数据送至混合器中与外部图文和/或视频进行混合，最后合成视频图文效果。其中，场景描述数据存储单元104存储所获得的场景描述数据，该场景描述数据记录所有要表达物体的属性，包括几何形状、纹理、光照、材质、透明度等。

场景描述数据通过渲染器105解析并将物体属性数据按照3D物体计算机生成方法进行处理，最终仿真地展现三维空间物体的几何形状和质地，这个过程称为渲染。在实时(在电视图文系统中，PAL制式时每秒渲染25帧或NTSC制式时每秒渲染30帧画面)3D图文渲染系统中，计算机图形处理硬件是用于执行渲染程序的硬件设备。

在3D图文渲染系统100中，为了表现物体的层次关系和透明材质物体，多个透明物体可以在空间上交织在一起，渲染系统100应该正确渲染这些透明物体及其层次关系。如图2所示，为现有技术中3D图文渲染系统中渲染器105的操作流程图。

首先，渲染器105接收场景描述数据(见步骤200)；对场景描述数据进行物体分类，将其分为不透明物体和透明物体(见步骤201)；对不透明物体进行渲染，按照深度值(Z)缓冲算法渲染(见步骤202、203)；然后对透明物体进行渲染，对透明物体进行排序(见步骤204、205)；最后打开混合状态，从远及近渲染透明物体(见步骤206)，渲染结束。

在上述步骤205中，要对透明物体进行排序，当物体空间位置交叉或物体几何形状复杂时，为了正确处理透明物体层次需要对物体进行面片(描述物体的最小几何单元)级排序，且物体存在位置或形状动画时，每次渲染都要对所有透明物体执行一次这样的排序工作，这样，在当前计算机系统和复杂场景下，这种工作不适合实时渲染系统。其中，形状动画是指物体可以随时间变化而变形，如缩放大小、弯曲等。

现有技术中，在3D图文渲染系统中，通过透明度(Alpha)混合的方式体现透明物体的空间关系，当前计算机图形处理硬件支持以下五种混合模式，如表1所示，其中只针对RGBA(RGB表示颜色，A表示透明度)颜色模式下表示的物体颜色和透明度：

表1