[发明专利]三维网格模型透明绘制的方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机绘图技术领域，尤其涉及一种三维网格模型透明绘制的方法及其系统。

背景技术

计算机图形图像绘制技术是指一种使用数学算法将二维或三维图形转化为计算显示器的栅格形式的技术。该技术大量应用在3D游戏和动画，计算机辅助设计，电影特效，数字医学等领域。三维空间的几何模型简称为三维模型，主要有线框模型、表面模型和实体模型三种表示方法，其中表面模型运用最为广泛，网格模型是表面模型的一种常用形式。

传统的网格绘制技术中，都是基于光栅化的方法，先把网格的所有三角形投影到视平面然后根据屏幕的分辨率进行离散化得到片元，经过一定的判断条件，最终得到屏幕上每个像素的像素值。由于使用图形学硬件绘制的过程中，绘制的顺序不是虚拟照相机观察的方向从前往后或从后往前按顺序进行绘制，而是一种乱序的绘制。对于不透明的网格绘制，在这个过程中使用z缓冲区(z-buffer)来记录片元距离视平面的距离，取最靠近视平面的片元作为屏幕的像素输出，以此来解决网格之间的遮挡问题。而对于透明或半透明的网格，使用传统图形硬件基于乱序的绘制会引起透明网格多个片元合成计算到屏幕最终像素的合成顺序不正确，最终导致绘制出的网格之间的层次关系不正确。

现有处理网格透明绘制上常见的是使用逐层深度剥离(Depth Peeling)以及在此基础上改进的多种增强深度剥离的方法，如“在高深度复杂性场景中绘制透明面的系统和方法”中的混合型层剥离和连贯层剥离两种方法以及“同时遮蔽透明度图形处理”、“倍增遮蔽透明度图形处理”中使用多采样技术多次迭代绘制合成透明效果。

深度剥离对网格数据根据当前视角的深度，从近到远或从远到近逐层分离，这种方案缺点在于透明显示的精度不足，有固定的深度层数限制，如果很多三角网格的片断在同一层，深度剥离的效果很差，导致绘制的透明效果时显示不出网格之间的层次结构；另外，当处理大规模的网格数据时，由于使用传统图形渲染管线，每次剥离需要对传统的Z深度缓存区及模版缓存区进行读写，所以每次只能剥离1-2层，完成最终的绘制需要多次剥离和绘制操作，绘制速度慢，效率低。

即使增强的深度剥离技术如“混合型层剥离”及“连贯层剥离”先对一些面进行预排序或对模型空间预排序，减少乱序的面的数量，但仍不能避免使用传统图形渲染管线及传统的图形缓冲区进行绘制来实现深度剥离这一基本步骤，因此每次只能剥离少数面，需要多次剥离才能达到理想的效果，所以效率仍不能满足需求。而使用多采样技术的透明效果绘制，使用多采样技术提高了深度剥离面的数量和效率，但每次剥离仍然对面的数量有限制，受限于图形硬件对多采样技术中每个像素多采样数量，仍然需要多次迭代绘制及缓冲区交换数据才能得到最终结果，对于复杂深度的网格模型的透明绘制，效率依然不能满足需求。

综上可知，现有的三维网格模型透明绘制的技术在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种三维网格模型透明绘制的方法及其系统，以提高三维网格模型透明绘制的精度和速度。

为了实现上述目的，本发明提供一种三维网格模型透明绘制的方法，所述方法包括如下步骤：

A、在三维网格模型的绘制区域每个像素的位置使用链表和/或固定数组保存其当前位置上的片元数据；

B、将所有的所述链表根据所述片元的深度进行排序；

C、对已排序的所述片元的属性信息进行合成，获得所述每个像素的颜色值；

D、将所述每个像素位置上的所述像素的颜色值复制到显示缓冲区，在显示窗口显示所述三维网格模型。

根据所述的方法，所述步骤A包括：

A1、对所述三维网格模型的绘制进行初始化；

A2、输入所述三维网格模型，并进行光栅化处理，获得所述每个像素的位置的片元的数据；

A3、对每个所述片元进行并行处理，使每个所述片元存储在共享存储纹理内；

A4、查看所述片元进行并行处理的结果，并根据剩余的所述片元的数量进行相应的处理。

根据所述的方法，所述步骤A1包括：

A11、将每个像素对应的存储在所有所述片元的链表共享的存储区域；

A12、建立一个与所述显示窗口分辨率一致的表头二维纹理；

A13、建立一个与所述显示窗口分辨率一致的信号量二维纹理；

A14、初始化所述三维网格模型的全局片元计算器。

根据所述的方法，所述步骤A3包括：