[发明专利]一种改进的用广告板技术绘制场景模型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及场景绘制技术领域，特别涉及一种改进的用广告板技术绘制场景模型的方法。

背景技术

广告板技术(Billboard)是一种常见的场景绘制模型简化技术，其原理是将一幅包含物体图像的图片映射到一个二维的矩形上，在渲染时根据观察方向旋转这个矩形，使其始终面向观察者，从而使观察者感觉看到的是一个三维物体，而不是二维的矩形。

这种方式对硬件(显卡)支持旋转和投影变换的机器会比较通用和快速，但是在没有硬件支持的机器上需要计算出每一个矩形的旋转矩阵，并计算其旋转，这将耗费CPU大量的时钟周期。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种在没有硬件支持的机器上不需要计算每一个矩形的旋转矩阵，可以大大减少CPU时钟周期消耗的改进的用广告板技术绘制场景模型的方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种改进的用广告板技术绘制场景模型的方法，包括以下步骤：

步骤1：定义广告板在3D世界坐标系中的3D坐标(X，Y，Z)，以及定义相机在所述3D世界坐标系中的坐标；

步骤2：定义所述广告板的基础宽高(W，H)；

步骤3：定义相机坐标系，将所述相机在3D世界坐标系中的坐标作为相机坐标系的原点坐标；

步骤4：将所述广告板在3D世界坐标系中的3D坐标(X，Y，Z)变换为所述广告板在所述相机坐标系中的坐标；

步骤5：定义平行于所述相机坐标系中的X-Y平面为投影面，且以所述投影面为基准在所述相机坐标系中定义二维的投影坐标系；

步骤6：计算所述广告板在所述步骤5中的投影面进行投影后的投影坐标系坐标，并保留其在相机坐标系中的Z坐标以供所述广告板进行Z排序；

步骤7：计算出所述广告板在所述投影面上的投影宽高(W`，H`)；

步骤8：对所述广告板进行Z排序以确定所述广告板的绘制顺序；

步骤9：将所述广告板的投影坐标系坐标变换为屏幕真实坐标，以及将所述广告板的投影宽高(W`，H`)变换为屏幕真实宽高；

步骤10：根据所述步骤9中的屏幕真实坐标和屏幕真实宽高绘制所述广告板。

进一步地，所述步骤1中的3D坐标(X，Y，Z)是所述广告板的中心点坐标。

进一步地，所述步骤2具体包括：

步骤21：以所述广告版的中心点为原点建立局部坐标系；

步骤22：在局部坐标系中定义所述广告版的基础宽高(W，H)。

进一步地，所述步骤3和所述步骤4具体为：创建相机矩阵，将所述相机在世界坐标系中的坐标和朝向定义为相机矩阵的起点，通过所述相机矩阵将所述广告板在3D世界坐标系中的3D坐标(X，Y，Z)变换为所述广告板在所述相机坐标系中的坐标。

进一步地，如果所述步骤3中所述相机位于所述3D世界坐标系的原点，且所述相机朝向与Z轴重合，则所述相机坐标系是所述世界坐标系。

进一步地，所述步骤7具体为：

在所述相机坐标系的X-Z坐标系中根据三角形相似计算出所述广告板在所述投影面上的投影宽度W`；在所述相机坐标系的Y-Z坐标系中同理计算出所述广告板在所述投影面上的投影高度H`。

进一步地，所述广告板在所述投影面上的投影宽度W`＝W×D/Z1，其中：

W`—所述广告板在投影面上的投影宽度；

W—所述广告板的基础宽度；

D—投影面距离相机坐标系原点的视距；

Z1—广告板距离所述相机坐标系原点的视距。

进一步地，所述步骤9具体为：通过定义屏幕显示区域将所述广告板的投影坐标系坐标转化为屏幕真实坐标，以及将所述广告板的投影宽高(W`，H`)变换为屏幕真实宽高。

本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点：本发明在没有硬件支持的机器上不需要计算每一个矩形的旋转矩阵，取而代之的是计算出广告板在投影面上的宽和高，再根据广告板中心点在投影面上投影坐标直接渲染，而且渲染时采用矩形中心点进行Z排序，大大减少了CPU时钟周期的消耗。

附图说明

图1是本发明的改进的用广告板技术绘制场景模型的方法的流程图。

图2是本发明的改进的用广告板技术绘制场景模型的方法中多个广告板在3D世界坐标系中的位置。

图3是图2所示的广告板在3D世界坐标系中的局部坐标系中的基础宽高。

图4是图3所示的广告板朝向X-Z投影面的投影宽高。

具体实施方式