專利名稱：一種3d渲染系統(tǒng)中透明物體的渲染順序獲取方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于3D渲染技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種3D渲染系統(tǒng)中透明物體的渲染順序獲取方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在3D渲染系統(tǒng)里，對透明物體的描畫是一個重要步驟。由于透明物體的特殊性，它需要在渲染的同時顯示一部分的背景，這樣就導(dǎo)致它不能使用圖形系統(tǒng)的深度緩沖區(qū)來自動排序。目前，現(xiàn)有的一些排序算法往往是通過計算物體中點(diǎn)位置與攝像機(jī)位置的距離，然后以此進(jìn)行排序。然而，這種排序在簡單場景中可以很好的發(fā)揮作用，但在復(fù)雜的場景中卻存在物體之間的遮擋問題，如附圖I所示，箭頭方向表示攝像機(jī)Camera的視線方向，攝像機(jī)Camera距離物體I中點(diǎn)的距離dl比距離物體2中點(diǎn)的距離dl更小，所以按照上面的排序方式，并基于先畫遠(yuǎn)處物體后畫近處物體的理論，則認(rèn)為物體2是遠(yuǎn)處的物體，必須先畫物體2，物體I是近處的物體，需要后畫物體I,這樣后畫的物體I會遮擋住先畫的物體2，但是實(shí)際情況下，物體2卻比物體I更接近我們，應(yīng)該是先畫物體I再畫物體2，物體2遮擋住物體I。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種3D渲染系統(tǒng)中透明物體的渲染順序獲取方法及系統(tǒng)，旨在解決由于利用現(xiàn)有的渲染順序獲取方法對多個透明物體進(jìn)行排序時，存在排序易錯誤、物體間相互遮擋，導(dǎo)致對透明物體繪制渲染出錯的問題。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種3D渲染系統(tǒng)中透明物體的渲染順序獲取方法，所述方法包括下述步驟根據(jù)空間坐標(biāo)系下預(yù)設(shè)的相機(jī)位置參數(shù)，構(gòu)造對應(yīng)在3D渲染系統(tǒng)中的視覺坐標(biāo)系;獲取將所述空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為所述視覺坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣；根據(jù)所述轉(zhuǎn)換矩陣，將每一透明物體在所述空間坐標(biāo)系下的空間位置坐標(biāo)對應(yīng)轉(zhuǎn)換為所述視覺坐標(biāo)系中的視覺坐標(biāo)；根據(jù)所述每一透明物體的視覺坐標(biāo)，獲取所有透明物體的渲染順序，以根據(jù)所述渲染順序?qū)λ鐾该魑矬w進(jìn)行渲染。本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種3D渲染系統(tǒng)中透明物體的渲染順序獲取系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括坐標(biāo)系構(gòu)造單元，用于根據(jù)空間坐標(biāo)系下預(yù)設(shè)的相機(jī)位置參數(shù)，構(gòu)造對應(yīng)在3D渲染系統(tǒng)中的視覺坐標(biāo)系；轉(zhuǎn)換矩陣獲取單元，用于獲取將所述空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為所述視覺坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣；視覺坐標(biāo)獲取單元，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)換矩陣，將每一透明物體在所述空間坐標(biāo)系下的空間位置坐標(biāo)對應(yīng)轉(zhuǎn)換為所述視覺坐標(biāo)系中的視覺坐標(biāo)；以及渲染順序獲取單元，用于根據(jù)所述每一透明物體的視覺坐標(biāo)，獲取所有透明物體的渲染順序；渲染單元，用于根據(jù)所述渲染順序?qū)λ鐾该魑矬w進(jìn)行渲染。本發(fā)明實(shí)施例通過根據(jù)空間坐標(biāo)系下預(yù)設(shè)的相機(jī)位置參數(shù)，構(gòu)造對應(yīng)在3D渲染系統(tǒng)中的視覺坐標(biāo)系，并獲取將該空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為該視覺坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，進(jìn)一步根據(jù)該轉(zhuǎn)換矩陣，將每一透明物體在該空間坐標(biāo)系下的空間位置坐標(biāo)對應(yīng)轉(zhuǎn)換為該視覺坐標(biāo)系中的視覺坐標(biāo)，根據(jù)該每一透明物體的視覺坐標(biāo)，獲取所有透明物體的渲染順序，從而在 對多個透明物體進(jìn)行繪制渲染時，達(dá)到了能夠消除多個物體間的遮擋影響，保證能夠按照正確排序?qū)ν该魑矬w進(jìn)行正確繪制渲染的目的。


圖I是本發(fā)明背景技術(shù)提供的3D渲染系統(tǒng)中透明物體的場景圖；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的3D渲染系統(tǒng)中透明物體的渲染順序獲取方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；圖3是圖2中所述相機(jī)的不同偏轉(zhuǎn)方向的示意圖；圖4是圖2中所述視覺坐標(biāo)系中不同方向向量的示意圖；圖5是圖2中所述3D渲染系統(tǒng)中多個透明物體位置的場景圖；圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的3D渲染系統(tǒng)中透明物體的渲染順序獲取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖7是圖6中的坐標(biāo)系構(gòu)造單元的具體結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例通過空間坐標(biāo)系下預(yù)設(shè)的相機(jī)位置參數(shù)，構(gòu)造對應(yīng)在3D渲染系統(tǒng)中的視覺坐標(biāo)系以及獲取將該空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為該視覺坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣，根據(jù)該轉(zhuǎn)換矩陣，將每一透明物體在該空間坐標(biāo)系下的空間位置坐標(biāo)對應(yīng)轉(zhuǎn)換為該視覺坐標(biāo)系中的視覺坐標(biāo)，從而能夠根據(jù)該每一透明物體的視覺坐標(biāo)，正確地獲取所有透明物體的渲染順序，以使得在對3D透明物體渲染時，該透明物體得到正確的繪制渲染，增強(qiáng)了 3D場景中透明物體的3D效果。以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述實(shí)施例一:圖2示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的3D渲染系統(tǒng)中透明物體的渲染順序獲取方法的實(shí)現(xiàn)流程，詳述如下在步驟S201中，根據(jù)空間坐標(biāo)系下預(yù)設(shè)的相機(jī)位置參數(shù)，構(gòu)造對應(yīng)在3D渲染系統(tǒng)中的視覺坐標(biāo)系。其中，該空間坐標(biāo)系下預(yù)設(shè)的相機(jī)位置參數(shù)包括該相機(jī)的空間位置坐標(biāo)向量^、該相機(jī)的正上方參考坐標(biāo)向量wp、被該相機(jī)觀察的目標(biāo)的空間位置坐標(biāo)向量Iookat。在本發(fā)明實(shí)施例中，定義視覺坐標(biāo)系的高緯度為三維坐標(biāo)系中的Z軸方向的向量，視覺坐標(biāo)系的長緯度為三維坐標(biāo)系中的X軸方向的向量，視覺坐標(biāo)系的寬緯度為三維坐標(biāo)系中的Y軸方向的向量。
該步驟S201具體包括根據(jù)預(yù)設(shè)的相機(jī)的空間位置坐標(biāo)向量eye以及被該相機(jī)觀察的目標(biāo)的空間位置坐標(biāo)向量^^ ,獲取視覺坐標(biāo)系的高維度# ；根據(jù)預(yù)設(shè)的該相機(jī)的正上方參考坐標(biāo)向量$以及該高維度及,獲取該視覺坐標(biāo)系的長維度斤；根據(jù)該高維度及以及該長維度P ,獲取該視覺坐標(biāo)系的寬維度F ；分別將該高維度及、該長維度斤以及該寬維度進(jìn)行歸一化處理后，分別記為η， //和 V ；根據(jù)歸一化處理后的該高維度;;、該長維度以及該寬維度 ,創(chuàng)建該視覺坐標(biāo)系。在具體實(shí)施過程中，首先在空間坐標(biāo)系下(相當(dāng)于現(xiàn)實(shí)世界中的三維空間坐標(biāo)系)，定義Camera視錐體的三維空間位置信息，設(shè)置相機(jī)的空間位置坐標(biāo)向量為eye , t匕如$= ( 0,0,-200 );設(shè)置被該相機(jī)觀察的目標(biāo)的空間位置坐標(biāo)，以被觀察的目標(biāo)為人為例，設(shè)置該人的空間位置坐標(biāo)向量為,且/οο&α 也反映了相機(jī)的朝向向量信息，比如Iookat= ( 0,0,0 );在該空間坐標(biāo)系下，設(shè)置wp為該相機(jī)的正上方參考坐標(biāo)向量，也即反映了該相機(jī)的正上方的向量信息，比如Mp= ( 0,1,0 ),該Mp會影響視覺坐標(biāo)系的長維度P和寬維度的生成，因?yàn)橐院笄蟪龅腜向量會在￥和高維度及向量所決定的平面上，所以可以通過該Mp向量讓相機(jī)產(chǎn)生不同的偏轉(zhuǎn)，如圖3所示。在視覺坐標(biāo)系(相當(dāng)于3D渲染系統(tǒng)中虛擬的三維空間坐標(biāo)系)中，定義該視覺坐標(biāo)系的長維度P、寬維度P以及高緯度#,其中，P表示相機(jī)的右方，也代表視覺坐標(biāo)系的X方向；廠表不相機(jī)的上方，也代表視覺坐標(biāo)系的Y方向；#表不相機(jī)的后方，也代表視覺坐標(biāo)系的Z方向；而該相機(jī)則處于視覺坐標(biāo)系的原點(diǎn)，即對應(yīng)空間坐標(biāo)系中eye的位置。此時就可以以上述eye、Iookat、wp的信息等，構(gòu)造3D渲染系統(tǒng)中的視覺坐標(biāo)系。具體地，如圖4本發(fā)明實(shí)施例中提供的視覺坐標(biāo)系中不同方向向量的示意圖。在預(yù)先定義了eje、Iookat、wp等相機(jī)位置參數(shù)之后，則可以獲取高諱度即獲取了視覺坐標(biāo)系的Z軸方向向量，也即用目標(biāo)人的位置減去相機(jī)的位置；進(jìn)一步可以獲取長維度G= X X ”表示向量的叉乘，即獲取了視覺坐標(biāo)系的X軸方向向量，如果不希望相機(jī)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，一般取Mp =(0,1, O),則P表不垂直于wp和i兩個向量構(gòu)建平面的法向量；使用#和己的叉乘可以計算出向量P N X斤，即視覺坐標(biāo)系下的Y軸方向向量。最后將計算出具有兩兩正交的, F和TV進(jìn)彳丁歸一化后，分別對應(yīng)μ , V1和其中，U = (ux,uy,uz) ,V = (vx,vy,vz) ,η = (nx,ny,nz)，則該^，[和:就構(gòu)成了相機(jī)的視覺坐標(biāo)系。在步驟S202中，獲取將該空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為該視覺坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣。
該步驟S202具體為根據(jù)該歸一化處理后的該高維度;;、該長維度以及該寬維度V ,結(jié)合該預(yù)設(shè)的相機(jī)的空間位置坐標(biāo)向量& ,獲取將該空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為該視覺坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣。其中，該轉(zhuǎn)換矩陣為4行4列的矩陣。在具體實(shí)施過程中，在獲取對應(yīng)在3D渲染系統(tǒng)中的視覺坐標(biāo)系uvn后，則根據(jù)將現(xiàn)實(shí)世界的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到3D虛擬世界的視覺坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換原理，可以得出轉(zhuǎn)換矩陣Τ，
、Uy U, d:
T= y J，其中，μ , , X (~----表示向量的點(diǎn)乘。
權(quán)利要求
1.一種3D渲染系統(tǒng)中透明物體的渲染順序獲取方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述空間坐標(biāo)系下預(yù)設(shè)的相機(jī)位置參數(shù)包括所述相機(jī)的空間位置坐標(biāo)向量、所述相機(jī)的正上方參考坐標(biāo)向量wp、被所述相機(jī)觀察的目標(biāo)的空間位置坐標(biāo)向S-Iookat。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)空間坐標(biāo)系下預(yù)設(shè)的相機(jī)位置參數(shù)，構(gòu)造對應(yīng)在3D渲染系統(tǒng)中的視覺坐標(biāo)系的步驟具體包括 根據(jù)預(yù)設(shè)的相機(jī)的空間位置坐標(biāo)向量以及被所述相機(jī)觀察的目標(biāo)的空間位置坐標(biāo)向量/oo“ ,獲取對應(yīng)在3D渲染系統(tǒng)中的視覺坐標(biāo)系的高維度P ； 根據(jù)預(yù)設(shè)的所述相機(jī)的正上方參考坐標(biāo)向量^以及所述高維度P ,獲取所述視覺坐標(biāo)系的長維度^; 根據(jù)所述高維度#以及所述長維度P ,獲取所述視覺坐標(biāo)系的寬維度F ； 分別將所述高維度P、所述長維度斤以及所述寬維度P進(jìn)行歸一化處理后，分別記為η， //和 V ； 根據(jù)歸一化處理后的所述高維度卩、所述長維度以及所述寬維度 ,創(chuàng)建所述視覺坐標(biāo)系O
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述獲取將所述空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為所述視覺坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣的步驟具體為 根據(jù)所述歸一化處理后的所述高維度;;、所述長維度以及所述寬維度;;,結(jié)合所述預(yù)設(shè)的相機(jī)的空間位置坐標(biāo)向量獲取將所述空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為所述視覺坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換矩陣為矩陣
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述將每一透明物體在所述空間坐標(biāo)系下的空間位置坐標(biāo)對應(yīng)轉(zhuǎn)換為所述視覺坐標(biāo)系中的視覺坐標(biāo)的步驟具體包括 將每一透明物體在所述空間坐標(biāo)系下的空間位置坐標(biāo)處理為4行I列的空間矩陣； 將所述轉(zhuǎn)換矩陣與所述空間矩陣進(jìn)行矩陣點(diǎn)乘操作，獲取所述每一透明物體的視覺坐標(biāo)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述每一透明物體的視覺坐標(biāo)，獲取所有透明物體的渲染順序的步驟具體包括 獲取所述每一透明物體的視覺坐標(biāo)中Z軸方向的坐標(biāo)值； 對所有透明物體的視覺坐標(biāo)中Z軸方向的坐標(biāo)值進(jìn)行排序； 根據(jù)排序順序，獲取所述透明物體的渲染順序。
8.—種3D渲染系統(tǒng)中透明物體的渲染順序獲取系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 坐標(biāo)系構(gòu)造單元，用于根據(jù)空間坐標(biāo)系下預(yù)設(shè)的相機(jī)位置參數(shù)，構(gòu)造對應(yīng)在3D渲染系統(tǒng)中的視覺坐標(biāo)系； 轉(zhuǎn)換矩陣獲取單元，用于獲取將所述空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為所述視覺坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣；視覺坐標(biāo)獲取單元，用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)換矩陣，將每一透明物體在所述空間坐標(biāo)系下的空間位置坐標(biāo)對應(yīng)轉(zhuǎn)換為所述視覺坐標(biāo)系中的視覺坐標(biāo)；以及 渲染順序獲取單元，用于根據(jù)所述每一透明物體的視覺坐標(biāo)，獲取所有透明物體的渲染順序； 渲染單元，用于根據(jù)所述渲染順序?qū)λ鐾该魑矬w進(jìn)行渲染。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述坐標(biāo)系構(gòu)造單元具體包括 高維度獲取單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的相機(jī)的空間位置坐標(biāo)向量以及被所述相機(jī)觀察的目標(biāo)的空間位置坐標(biāo)向量，獲取對應(yīng)在3D渲染系統(tǒng)中的視覺坐標(biāo)系的高維度； 長維度獲取單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的所述相機(jī)的正上方參考坐標(biāo)向量以及所述高維度，獲取所述視覺坐標(biāo)系的長維度； 寬維度獲取單元，用于根據(jù)所述高維度以及所述長維度，獲取所述視覺坐標(biāo)系的寬維度； 歸一化單元，用于分別將所述高維度、所述長維度以及所述寬維度進(jìn)行歸一化處理；以及 坐標(biāo)系構(gòu)造子單元，用于根據(jù)歸一化處理后的所述高維度、所述長維度以及所述寬維度，創(chuàng)建所述視覺坐標(biāo)系。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換矩陣獲取單元具體用于根據(jù)所述歸一化處理后的所述高維度、所述長維度以及所述寬維度，結(jié)合所述預(yù)設(shè)的相機(jī)的空間位置坐標(biāo)向量，獲取將所述空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為所述視覺坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣。
11.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺坐標(biāo)獲取單元具體包括 坐標(biāo)處理單元，用于將每一透明物體在所述空間坐標(biāo)系下的空間位置坐標(biāo)處理為4行I列的空間矩陣；以及 視覺坐標(biāo)獲取子單元，用于將所述轉(zhuǎn)換矩陣與所述空間矩陣進(jìn)行矩陣點(diǎn)乘操作，獲取所述每一透明物體的視覺坐標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明適用于3D渲染技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種3D渲染系統(tǒng)中透明物體的渲染順序獲取方法及系統(tǒng)，所述方法包括下述步驟根據(jù)空間坐標(biāo)系下預(yù)設(shè)的相機(jī)位置參數(shù)，構(gòu)造對應(yīng)在3D渲染系統(tǒng)中的視覺坐標(biāo)系；獲取將該空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為該視覺坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣；根據(jù)該轉(zhuǎn)換矩陣，將每一透明物體在該空間坐標(biāo)系下的空間位置坐標(biāo)對應(yīng)轉(zhuǎn)換為該視覺坐標(biāo)系中的視覺坐標(biāo)；根據(jù)該每一透明物體的視覺坐標(biāo)，獲取所有透明物體的渲染順序，以根據(jù)該渲染順序?qū)υ撏该魑矬w進(jìn)行渲染。本發(fā)明使得在對3D場景渲染時，能夠根據(jù)正確的順序?qū)υ?D透明物體進(jìn)行正確的繪制渲染，也增強(qiáng)了3D場景中透明物體的3D效果。
文檔編號G06T15/20GK102646284SQ20121010576
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者盧偉超, 張波, 張穎, 李星, 趙智寶 申請人:Tcl集團(tuán)股份有限公司