[发明专利]用于设计建模对象的3D组装的方法、装置、介质和系统

说明书

本发明尤其涉及一种用于设计建模对象的3D组装的计算机实现的方法。该方法包括通过将第二3D建模对象与第一3D建模对象的至少一个光栅图像合并而在第二计算机上渲染建模对象的3D组装，该至少一个光栅图像已经被从第一计算机流式传送至第二计算机；从第二计算机向第一计算机发送与该第二3D建模对象相关的第一数据以用于在第一3D建模对象和第二3D建模对象之间的接触计算；以及在第一计算机上计算在第一3D建模对象和第二3D建模对象之间的接触。

技术领域

本发明涉及计算机程序和系统的领域，并且更具体地涉及用于设计建模对象的3D组装的方法、系统和程序。

背景技术

在计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助制造(CAM)、虚拟世界、线上视频游戏的上下文中以及更一般地在3D在线应用的上下文中，三维(3D)环境(也被称为3D场景)及其内容，描述局部或完整3D虚拟环境的多种资产，的显示仍然是一种挑战。该3D场景包括3D模型，其中每一个3D模型是一种资产并且具有包括多边形网格、样条曲面、构造实体几何等等的通常表示。材料和纹理，以及3D模型的动画、光线、场景图，同样可以是3D场景的资产。持有该资产的计算机被称为内容服务器。从特定视点(也被称为虚拟相机)观看的这一3D场景的渲染图像可以被显示在第二计算机上。这一远程渲染过程典型地用于云游戏、虚拟地球、虚拟世界。在其上执行这一远程渲染的该第二计算机被称为客户端。

3D在线应用包括被称为3D渲染引擎的软件组件，以便通过考虑3D投影和多个光照效果(阴影、反射等)来生成从特定视点观看的3D场景的一个或多个图片。为了达成其目标，这样的3D在线应用必须在给定时刻将3D场景的信息从服务器传输至客户端。

基本上存在两种场景用于执行3D场景的远程渲染。第一种场景在于直接将3D内容从服务器发送至客户端并且这一个客户端执行渲染步骤。这将被称为几何流式传送(geometry streaming)。这一方法通常描述虚拟世界如何工作。第二种场景包括执行该渲染步骤并将结果(静态图像或视频流)发送至客户端的服务器。这将被称为像素流式传送(pixel streaming)。这一方法通常描述远程渲染和云游戏如何工作。

几何流式传送可以使用很多策略来传输3D场景的内容。一种策略的示例是细节等级概念：针对每一个资产，根据可见性计算推断不妨碍最终渲染的整体质量的最小质量等级。如果客户端缓存中的资产版本没有达到要求的质量等级，则服务器发送细化(通常是在要求的版本和客户端缓存中的版本之间的差别)。在这样的策略中涉及的技术的示例是递进网格、地形位移映射、基于体素的点云、细节的层次等级。

在像素流式传送的情况下，传输的数据是通常使用标准压缩方案(用于图像的JPEG/JPEG2000以及用于视频的H.264)进行压缩的图片或视频。存在某些变形以将计算分布在多台计算机上。在3D计算机图形学中，它是指用于将3D场景投影至虚拟相机的位置的2D矩形。视口是屏幕中用于显示要示出的整幅图像的一部分的区域。该应用可以对视口进行切分并且将渲染每一部分(较小帧)的责任分配至多台计算机。在另一变形中，该应用能够对3D场景进行切分并将渲染每一部分(较小的资产集合)的责任分配至多台计算机。

几何流式传送和像素流式传送不同地处理3D在线应用遇到的问题。它们具有如现在所解释的它们自身的缺点和它们自身的限制。

几何流式传送和像素流式传送随着越来越多的客户端而进行不同的调整。像素流式传送非常不利，因为要在服务器侧上进行大部分计算(包括渲染)。因而，要求的服务器的数量随着客户端数量快速增长。由于每个客户端很少共享相同的视点，因此难于找到能够从一个客户端至另一个客户端被重复使用的计算结果。几何流式传送由于在服务器侧上要求更少的计算而调整得更好。然而，通过计算机网络发送几何结构要消耗网络的带宽并通常在客户端计算机上渲染的3D场景上涉及迟延-对于应用的较少反应。