[发明专利]用于渲染2D网格数据的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请请求2011年9月8日提交的申请序列号为13/228,081的美国专利申请的优先权，该申请通过引用合并于此。

关于联邦资助研究的申明

不适用。

技术领域

本发明总体上涉及用于渲染(render)二维(2D)网格数据的系统和方法。本发明尤其涉及使用纹理映射(texture mapping)和片段着色器(fragment shader)来渲染2D网格。

背景技术

在渲染网格数据的领域中，2D网格通常被作为三维(3D)视图中的光照的表面来渲染。相同的技术已被用于通过将2D视图看作带有固定视点的3D视图来在2D视图中渲染2D网格。这些常规技术提出对存储器和处理速度的要求，使得即使并非完全不可能，也很难以下文所述的交互速度渲染和操作大的网格。

通常通过使用无限光源来光照带有在四边形的各顶点处指定的法线向量的四边形网眼来在3D视图中渲染2D网格。然后，通过显卡的固定的功能图形管道来处理四边形网眼和法线。

使用两种方法之一来构建四边形网眼：(a)通过构建顶点在2D网格的面元(bin)位置处的四边形，或者(b)通过在每个维度上将网格细分成两个，并且将网格在边界处延伸半格，在细分位置处插入z值，然后以细分后的2D网格的面元位置为中心构建四边形。

两种方法都形成这样的表面：面元位置的x、y坐标处的z值匹配该面元位置处的网格值。

第一种方法使用较少的存储器，但是一个主要缺点在于：网格中不具有足够数量的相邻点的点将得不到渲染。这对于诸如已被每隔一行分析(interpret)的3D观测层位(horizon)的稀疏网格存在问题。其结果是，第二种方法目前是优选的方法。

对于完全填充的m×m网格而言，第一种方法将形成接近m²个四边形，而第二种方法形成4m²个四边形。假设四边形网眼为索引四边形网眼，则第一种方法将形成接近2m²个四边形，而第二种方法形成8m²个四边形。每个顶点为对应的x、y和z坐标需要3个浮点值，并且为顶点处的法线的三个分量需要3个浮点值。假设为单精度，这将导致每个顶点24字节。因此，第一种方法最终需要48m²字节而第二种方法为192m²字节。对于1000×1000的3D观测而言，对第二种方法，单个层位将需要超过19千兆字节的存储量，这超过了目前可用的最高端显卡的可用容量。除了所需要的存储器，构建表面网眼和计算法线所需的处理时间增加了在渲染图像并可以用常规的晕渲法(hill shading)显示之前的时间量。

四边形网眼的几何形状和顶点处的法线用于计算顶点处的光照的颜色。将光照的颜色插入四边形内。该几何形状也可以用于执行隐藏面(hidden surface)的计算，因为在网格沿z轴为单个值的方向上看2D网格，所以这在地图视图中不真正被考虑到。尽管如此，仍然需要计算顶点处光照的颜色，并很大程度上占用存储器。

发明内容

因此，本发明通过提供用于使用纹理映射和片段着色器来渲染2D网格的系统和方法来克服现有技术中的一个或多个缺陷。

在一个实施例中，本发明包括用于渲染2D网格数据的方法，包括：i)选择由2D网格构建的子网格，所述2D网格包括2D网格数据；ii)为片段着色器识别参数；iii)使用计算机处理器为所述子网格渲染几何形状，所述几何形状包括所述几何形状内的片段；以及iv)在经渲染的几何形状内为每个片段应用所述片段着色器，以基于所识别的参数对每个片段上色或阴影化。

在另一实施例中，本发明包括一种非临时性的程序载体设备，有形地执行用于渲染2D网格数据的计算机可执行指令，所述指令可执行用于实现：：i)选择由2D网格构建的子网格，所述2D网格包括2D网格数据；ii)为片段着色器识别参数；iii)为所述子网格渲染几何形状，所述几何形状包括所述几何形状内的片段；以及iv)在经渲染的几何形状内为每个片段应用所述片段着色器，以基于所识别的参数对每个片段上色或阴影化。

通过对各种实施例和相关附图的以下描述，本发明的其他方案、优点和实施例将对于本领域技术人员变得显而易见。

附图说明