专利名称：分布式3d多通道渲染方法、系统和平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及分布式多机并行计算领域，特别是涉及一种分布式3D多通道渲染方法、系统和平台。
背景技术：
3D渲染就是完成从计算机中产生的三维场景数据到二维显示平面上的图像转换过程，而在实际中应用最多的是3D GIS渲染系统，3D GIS系统是将三维可视化渲染与地理信息系统有机结合的产物。三维可视化技术已经在军事、航空、航天、医学、地质勘探、文化娱乐和艺术造型等方面有着十分广泛的应用。图1是现有的基于分布式计算机体系结构的3D多通道渲染方式，分布式多通道将3D数据分别存储在不同的计算机节点上，实现并行渲染处理，整个机群位于同一局域网内。系统采用Master/Slave结构及基于TCP/IP的网络通信。由Master节点(控制终端)向Slave节点(各通道渲染节点)传递渲染指令，并对其渲染与显示进行同步控制，以达到3D场景渲染的状态同步和显示同步。首先要对整体3D场景进行分割，将每一子场景交于单一通道进行渲染，将渲染结果根据其分配的场景范围进行无缝拼接，并通过多个投影仪或拼接墙将各通道的渲染结果拼接显示为一个3D场景墙。然而，上述分布式3D多通道渲染方式有以下几方面的不足:(I)渲染节点机硬件配置一般要求一样，渲染输出分辨率也要求是一样的，否则在场景漫游时，某个低端硬件配置当遇到复杂场景时，必然会降低整个集群系统的显示帧率；(2)每个渲染节点只能固定渲染整个场景墙画面某个固定的分割内容，比如说，假如整个场景墙由两台节点负责渲染，渲染节点I只能承担场景墙左边画面内容的渲染，渲染节点2只能承担右边画面内容的渲染，也就是说渲染节点I在渲染过程中不能渲染画面右边的内容。三维场景的漫游效果取决了渲染平台的显示帧率，一般来说，显示帧率达到30帧率每秒，视觉上感觉很流畅，否则，视觉上感到有点卡，有抖动或停顿感。目前现有分布式3D渲染解决方式，是采用高端显示卡取代原有的低端显示卡，这样一来，由于高端显示卡成本很高，价格昂贵，增加了客户的拼接墙观看三维应用的成本。另一方面，在实际中，需要变更客户的原有配置，而且会对原有计算机系统配置造成浪费，不利于在客户中推广三维可视化应用。
发明内容
本发明提供一种分布式3D多通道渲染方法、系统和平台，在不需要增加硬件成本，甚至可以降低硬件成本的情况下，灵活配置各渲染通道的渲染的子场景。本发明的目的通过如下方案实现:一种分布式3D多通道渲染方法，包括如下步骤:
控制终端根据预设的渲染索引列表向各渲染通道发送渲染指令；各所述渲染通道根据接收到的渲染指令渲染对应的子场景图像；在各所述渲染通道渲染完成后，所述控制终端向各所述渲染通道发送显示指令；各所述渲染通道在接收到显示指令时进行对应子场景图像的显示。一种分布式3D多通道渲染系统，包括控制终端和多个渲染通道，所述控制终端包括控制模块，所述渲染通道包括渲染模块和显示模块，其中:所述控制模块用于根据预设的渲染索引列表向各渲染通道发送渲染指令，还用于在各所述渲染通道渲染完成后，向各所述渲染通道发送显示指令；所述渲染模块用于根据接收到的渲染指令渲染对应的子场景图像；所述显示模块用于在接收到显示指令时进行对应子场景图像的显示。一种分布式3D多通道渲染平台，包括控制台、多个渲染节点机、多个多屏分割交换处理器，所述控制台分别连接各所述渲染节点机和各所述多屏分割交换处理器，各所述渲染节点机分别和各所述多屏分割交换处理器连接；所述控制台用于根据预设的渲染索引列表向各渲染通道发送渲染指令，还用于在各所述渲染通道渲染完成后，向各所述渲染通道发送显示指令；所述渲染节点机用于根据接收到的渲染指令渲染对应的子场景图像；所述多屏分割交换处理器用于在接收到显示指令时进行对应子场景图像的显示。一种分布式3D多通道渲染平台，包括控制台、多个渲染节点机、多个多屏分割器和多个视频交换矩阵，所述控制台分别连接各所述渲染节点机和各所述视频交换矩阵，各所述渲染节点机分别和各所述多屏分割器连接，各所述多屏分割器连接分别和各所述视频交换矩阵连接；所述控制台用于根据预设的渲染索引列表向各渲染通道发送渲染指令，还用于在各所述渲染通道渲染完成后，向各所述渲染通道发送显示指令；所述渲染节点机用于根据接收到的渲染指令渲染对应的子场景图像；所述视频交换矩阵用于在接收到显示指令时进行对应子场景图像的显示。依据本发明的方案，其是由控制终端根据预设的渲染索引列表向各渲染通道发送渲染指令，各所述渲染通道根据接收到的渲染指令渲染对应的场景，在各所述渲染通道渲染完成后，所述控制终端向各所述渲染通道发送显示指令，各所述渲染通道在接收到显示指令时进行对应子场景图像的显示，由于可以根据渲染索引列表灵活的配置各渲染通道的子场景，而该渲染索引类表则可以是根据各渲染通道的渲染能力以及子场景图像的复杂度设置的，这样可以提高渲染通道的资源利用率，可以有效的提升拼接墙三维可视化应用的显示帧率，更好的体现计算机并行协同工作特点，而且与现有的拼接墙系统快速集成，扩展性高，便于推广拼接墙的3D可视化应用。
图1为现有3D多通道渲染方法对应的基于分布式计算机体系结构示意图；图2为本发明的分布式3D多通道渲染方法实施例的流程示意图；图3为本发明实施例的生成渲染列表的流程示意图；图4为本发明的分布式3D多通道渲染系统实施例的结构示意图5为本发明的分布式3D多通道渲染平台一个实施例的结构示意图；图6为本发明的分布式3D多通道渲染系统另一个实施例的结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细阐述，但本发明的实现方式不限于此。参见图2所示，为本发明的分布式3D多通道渲染方法实施例的流程示意图。如图2所示，本实施例中的分布式3D多通道渲染方法包括如下步骤:步骤SlOl:控制终端根据预设的渲染索引列表向各渲染通道发送渲染指令，进入步骤S102，其中，渲染索引列表中涵盖了对应每一帧场景图像整体的各渲染通道需要渲染的子场景图像等内容，在进行渲染前，可以根据各渲染通道的渲染能力以及各帧场景图像整体配置该渲染索引列表；步骤S102:各所述渲染通道根据接收到的渲染指令渲染对应的子场景图像，进入步骤S103 ；步骤S103:在各所述渲染通道渲染完成后，所述控制终端向各所述渲染通道发送显示指令，进入步骤S104 ；步骤S104:各所述渲染通道在接收到显示指令时进行对应子场景图像的显示。据此，依据本实施例的方案，其是由控制终端根据预设的渲染索引列表向各渲染通道发送渲染指令，各所述渲染通道根据接收到的渲染指令渲染对应的子场景图像，在各所述渲染通道渲染完成后，所述控制终端向各所述渲染通道发送显示指令，各所述渲染通道在接收到显示指令时进行对应子场景图像的显示，由于可以根据渲染索引列表灵活的配置各渲染通道需要渲染的子场景图像，而该渲染索引类表则可以是根据各渲染通道的渲染能力以及子场景图像的复杂度设置的，这样可以提高渲染通道的资源利用率，例如，可以让渲染能力强的渲染通道渲染复杂度高的子场景图像，而让渲染能力若的渲染通道渲染复杂度低的子场景图像，这样，可以有效的提升拼接墙三维可视化应用的显示帧率，更好的体现计算机并行协同工作特点，而且能与现有的拼接墙系统快速集成，扩展性高，便于推广拼接墙的3D可视化应用。在其中一个实施例中，具体给出了渲染索引列表的生成方式，具体包括如下步骤:步骤S201:分别将各帧场景图像整体按照预设规则分成若干个子场景图像；其中，预设规则可以根据实际需要设定，可以将各帧场景图像分割成任意形状、大小的多个子场景图像；步骤S202:分别统计对应各帧的各所述子场景图像的复杂度；统计复杂度可以有不同的实现方式，例如，可以根据各所述子场景图像中的三角形数量确定对应各帧的各所述子场景图像的复杂度，这是由于场景图像的图片元素一般是三角形，由三角形数量确定子场景图像的复杂度可以采用现有通知的方式，在此不予赘述；步骤S203:根据各帧的各所述子场景图像的复杂度以及各渲染通道的生成所述渲染索引列表，主要依据是渲染能力强的渲染通道负责渲染复杂度相对高的子场景图像，渲染能力弱的渲染通道负责渲染复杂度相对低的子场景图像。其中，上述确定各所述渲染通道渲染完成可以有不同的实现方式，例如，在其中一个实施例中，确定各所述渲染通道渲染完成的方式可以是:从控制终端发送所述渲染指令时开始计时，若渲染时间达到预设值，则确定各所述渲染通道渲染完成，该预设值可以根据实际情况进行设定，但要保证各渲染通道的渲染过程都能完成，一般由每个渲染通道完成每帧的子场景图像的最长时间确定；在其中一个实施例中，确定各所述渲染通道渲染完成的方式也可以是:接收各渲染通道渲染完成后发送的完成信息，若收到各所述渲染通道的完成信息后，则确定各所述渲染通道渲染完成，例如，控制终端将返回完成信息的通道作标记，当各渲染通道均已被标记后，当前帧的各所述渲染通道渲染完成。为了便于进一步理解本发明，下面以一个具体的应用示例进行阐述，但本应用示例并不构成对本发明的限制。应用示例本示例是以包括三个渲染通道为例，假定负责第一渲染通道渲染工作的渲染节点机I是高端配置，也即其渲染能力强，负责第二渲染通道渲染工作的渲染节点机2是中端配置，也即其渲染能力居中，负责第二渲染通道渲染工作的渲染节点机3是低端配置，也即其渲染能力弱，显示屏幕上每一帧场景图像整体都是由这三个渲染通道生成的三个子场景图像拼接而成，将显示屏幕分割为左、中、右三个部分，分别用A、B、C表示，A、B、C三个画面拼接就组成一个完整的画面；表I给出了渲染索引列表的一个示意形式，以渲染表I中的第二帧为例说明如何调度控制各渲染通道的，由表I可知，渲染节点机I在接收到渲染指令时渲染显示屏幕B部分，表示承担显示屏幕中间位置B的渲染，相应的，渲染节点机2承担显示屏幕左边位置A的渲染，而渲染节点机3承担显示屏幕右边位置C的渲染，调度原则是:渲染节点机I负责处理A 、B、C三个子场景图像中最复杂的一个，渲染节点机2渲染A、B、C三个画面次复杂的一个,渲染节点机I处理A、B、C三个画面中最简单的一个。表I三维场景渲染索引表
权利要求
1.一种分布式3D多通道渲染方法，其特征在于，包括如下步骤: 控制终端根据预设的渲染索引列表向各渲染通道发送渲染指令； 各所述渲染通道根据接收到的渲染指令渲染对应的子场景图像； 在各所述渲染通道渲染完成后，所述控制终端向各所述渲染通道发送显示指令； 各所述渲染通道在接收到显示指令时进行对应子场景图像的显示。
2.根据权利要求1所述的分布式3D多通道渲染方法，其特征在于，还包括步骤: 分别将各帧场景图像整体按照预设规则分成若干个子场景图像； 分别统计对应各帧的各所述子场景图像的复杂度； 根据各帧的各所述子场景图像的复杂度以及各渲染通道的渲染能力生成所述渲染索引列表。
3.根据权利要求2所述的分布式3D多通道渲染方法，其特征在于，所述统计对应各帧的各所述子场景图像的复杂度包括步骤:根据各所述子场景图像中的三角形数量确定对应各帧的各所述子场景图像的复杂度。
4.根据权利要求1所述的所述的分布式3D多通道渲染方法，其特征在于，确定各所述渲染通道渲染完成的方式包括下述方式中的任意一种: 从发送所述渲染指令时开始计时，若渲染时间达到预设值，则确定各所述渲染通道渲染完成； 接收各渲染通道渲染完成后发送的完成信息，若收到各所述渲染通道的完成信息后，则确定各所述渲染通道渲染完成。
5.一种分布式3D多通道渲染系统，其特征在于，包括控制终端和多个渲染通道，所述控制终端包括控制模块，所述渲染通道包括渲染模块和显示模块，其中: 所述控制模块用于根据预设的渲染索引列表向各渲染通道发送渲染指令，还用于在各所述渲染通道渲染完成后，向各所述渲染通道发送显示指令； 所述渲染模块用于根据接收到的渲染指令渲染对应的子场景图像； 所述显示模块用于在接收到显示指令时进行对应子场景图像的显示。
6.根据权利要求1所述的分布式3D多通道渲染系统，其特征在于，所述控制终端包括还包括索引列表生成模块，所述索引列表生成模块包括: 分割单元，用于分别将各帧场景图像整体按照预设规则分成若干个子场景图像； 统计单元，用于分别统计对应各帧的各所述子场景图像的复杂度； 生成单元，用于根据各帧的各所述子场景图像的复杂度以及各渲染通道的渲染能力生成所述渲染索引列表。
7.根据权利要求6所述的分布式3D多通道渲染系统，其特征在于，所述统计单元分别根据各所述子场景图像中的三角形数量确定对应各帧的各所述子场景图像的复杂度。
8.根据权利要求6所述的所述的分布式3D多通道渲染系统，其特征在于，所述控制终端包括还包括渲染完成确定模块，所述渲染完成确定模块包括第一确定单元或者第二确定单元； 所述第一确定单元用于从所述控制模块发送所述渲染指令时开始计时，若渲染时间达到预设值，则确定各所述渲染通道渲染完成； 所述第二确定单元用于接收各渲染通道渲染完成后发送的完成信息，若收到各所述渲染通道的完成信息后，则确定各所述渲染通道渲染完成。
9.一种分布式3D多通道渲染平台，其特征在于，包括控制台、多个渲染节点机、多个多屏分割交换处理器，所述控制台分别连接各所述渲染节点机和各所述多屏分割交换处理器，各所述渲染节点机分别和各所述多屏分割交换处理器连接； 所述控制台用于根据预设的渲染索引列表向各渲染通道发送渲染指令，还用于在各所述渲染通道渲染完成后，向各所述渲染通道发送显示指令； 所述渲染节点机用于根据接收到的渲染指令渲染对应的子场景图像； 所述多屏分割交换处理器用于在接收到显示指令时进行对应子场景图像的显示。
10.一种分布 式3D多通道渲染平台，其特征在于，包括控制台、多个渲染节点机、多个多屏分割器和多个视频交换矩阵，所述控制台分别连接各所述渲染节点机和各所述视频交换矩阵，各所述渲染节点机分别和各所述多屏分割器连接，各所述多屏分割器连接分别和各所述视频交换矩阵连接； 所述控制台用于根据预设的渲染索引列表向各渲染通道发送渲染指令，还用于在各所述渲染通道渲染完成后，向各所述渲染通道发送显示指令； 所述渲染节点机用于根据接收到的渲染指令渲染对应的子场景图像； 所述视频交换矩阵用于在接收到显示指令时进行对应子场景图像的显示。
全文摘要
本发明提供一种分布式3D多通道渲染方法、系统和平台，其方法包括步骤控制终端根据预设的渲染索引列表向各渲染通道发送渲染指令；各所述渲染通道根据接收到的渲染指令渲染对应的子场景图像；在各所述渲染通道渲染完成后，所述控制终端向各所述渲染通道发送显示指令；各所述渲染通道在接收到显示指令时进行对应子场景图像的显示。本发明可以提高渲染通道的资源利用率，可以有效的提升拼接墙三维可视化应用的显示帧率，更好的体现计算机并行协同工作特点，而且与现有的拼接墙系统快速集成，扩展性高，便于推广拼接墙的3D可视化应用。
文档编号G09G5/14GK103106679SQ20131000372
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月5日 优先权日2013年1月5日
发明者肖平 申请人:广东威创视讯科技股份有限公司