[发明专利]一种基于WebGL可编辑大场景渐进式实时渲染方法

说明书

本发明公开了一种基于WebGL可编辑大场景渐进式实时渲染方法，涉及3D实时渲染领域，所述方法包括：1、基于BVH空间结构的层级空间关系管理；2、渐进式场景绘制。本发明的有益效果为：保留原始场景设计模型，支持可编辑更新操作，对大型三维场景进行渐进式渲染绘制，在不同能力的设备下、不同规模大小场景下，使得三维交互实时渲染环境保持流畅。在酷家乐设计工具的图形系统中，使用该技术使得用户可以在浏览器环境中对大场景进行设计编辑。

技术领域

本发明涉及3D实时渲染的领域，具体涉及一种基于浏览器运行的3D大场景实时渲染技术。

背景技术

三维场景是图形可视化应用的基础，随着业务的深入，更加细化的设计，三维的数据量和场景越来越大。对于设计软件，数据的更新要求使得数据需要独立存在，也更不利于数据合并等优化降低对硬件DrawCall数量的需求。另一方面，尤其是基于浏览器的WebGL三维显示技术，可以充分发挥硬件和底层图形接口的能力有限。比如还不能使用高级的OpenGL/DirectX/Valken等底层图形接口特性，多核/多线程使用有限，相比本地软件Javascript/浏览器有额外比较高的运行时消耗。作为普通的行业用户，通常使用的电脑设备都比较大众化。在软件使用便利性的同时，对于三维场景的实时渲染就提出了很大的挑战，速度和流畅性不够就无法正常进行交互的图形应用场景，尤其是设计编辑类的应用场景。

一类静态场景浏览得应用，场景数据是静态不变的，传统的做法是通过预处理对数据进行轻量化减少数据量和分级LOD数据，降低DrawCall数量来提高绘制效率的优化来达到高效的三维大场景渲染。比如，对场景内的各模型进行数据合并，对贴图进行合并，对数据进行提取进行实例化绘制，模型LOD多级数据。有的使用服务器或者本地，进行离线预处理。有的在软件加载数据的时候，进行数据预处理。还有的通过网络服务器进行数据交换和LOD分批加载。这些方法基本上是通过提高绘制效率，数据的LOD表示来提高可实时渲染的场景大小。即便如此，当设备能力是一定的情况下，也只提升可支持的场景的一定大小量，仍旧容易碰到场景大小的性能问题，受到软件、硬件的能力和处理效率的限制。同时，对于能力低下的设备，比如移动设备，笔记本电脑，也是如此。

酷家乐家装设计软件，是基于Web的三维图形设计编辑软件。在浏览器中基于WebGL运行的三维图形系统中对家装设计方案进行实时渲染，提供用户进行设计编辑操作。方案的数据，包含各种形状的几何图形，大量模型的Mesh几何形状，家装方案通常需要进行墙面、地面铺贴，各种有图案花纹的摆设和家具，因此方案还包含大量的纹理贴图。在编辑过程中需要对几何，位置，纹理贴图等分别进行编辑修改，这些操作都是实时的交互性地操作，可在三维环境中进行操作并获得实时场景的更新反馈。对于家装设计行业，从普通的二居室、三居室，随着业务和细分领域的发展，工装办公室、超市、仓库等有更大的设计面积和数据量。另外，在设计区域内，进行更加深入的设计，比如可定制的柜体，墙板等。设计元素和细化程度进一步提高，数据量也不断增加。

对于设计编辑应用，数据是动态的，是在编辑过程中产生的和修改更新的。三维场景的数据对象，对应单独的业务实体对象，在软件中需要进行独立的操作，比如高亮，显示/隐藏等。时机上不能进行事先预处理。数据量大，经常性地数据更新也不适合在运行时进行数据处理和复制产生合并优化的数据。尤其是对于家装设计软件，三维场景中的几何对象类型比较丰富，更有大量的贴图纹理需要显示渲染。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于WebGL可编辑大场景渐进式实时渲染方法，保留原始场景设计模型，支持可编辑更新操作，对大型三维场景进行渐进式渲染绘制，在不同能力的设备下、不同规模大小场景下，使得三维交互实时渲染环境保持流畅。在酷家乐设计工具的图形系统中，使用该技术使得用户可以在浏览器环境中对大场景进行设计编辑。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种基于WebGL可编辑大场景渐进式实时渲染方法，包括以下步骤：

步骤1：基于BVH空间结构的层级空间关系管理，包括以下步骤：