专利名称：一种基于浏览器的三维超大场景的构建系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及构建三维虚拟场景的技术领域，特别是一种基于浏览器的三维超大场
景的多人协作构建系统。
背景技术：
传统三维场景的构建方式，大场景总是分解成一个个小场景给不同制作者，命名 的统一是靠管理上的规范来执行，并没有直接植入在制作环节中。错误的命名通常会导致 模型或材质显示错误，而且多个场景之间的重复命名，特别是材质的漫反射层的命名很难 批量更改，及时查找出来很困难，这成了许多纯浏览器三维游戏、VR项目的一个难题。即使 国际上流行多年的类似3DPI这样的辅助网页三维游戏开发的工具，由于不是网络化的，也 无法实现多人协作。 传统方式构建的大场景总是由多个分解的三维场景文件组成，这时每一个分场景
文件之间将出现大量重复的材质贴图、公用模型，使得文件总容量急剧变大。 而且大场景的制作只能从管理上分解工作流程，几乎每一个制作者都需要进行包
括建模以外的所有繁琐工作，很难做到有能力高低划分的分工合作。 网页游戏的场景制作总是在三维场景制作完成并导出文件后，才能再通过浏览器 查看效果，有问题再进入3dmax调整后再导出检查，而3dmax自带的预览工具功能单一，同 时展示效果和浏览器中的展示效果有一定差距，不能很准确地找到影响实时渲染的瓶颈位置。
发明内容
本发明为解决上述技术问题提供了一种基于浏览器的三维超大场景的构建系统，
可以使原本集中在3dmax和photoshop软件中的场景构建工作，分解开来，建立一个网络化
多人协作的、统一模型资源、统一命名、脚本化冗余的大场景两阶段制作系统。 —种基于浏览器的三维超大场景的构建系统，其特征在于包括场景照片管理器、
三维原件共享库、三维场景网页编辑器、三维场景导航地图生成器、场景光效嵌入器、仿真
自然环境生成器、三维网页导出器，上述模块协同工作完成三维超大场景的构建； 首先通过场景照片管理器对影像图片进行处理管理，生成三维空间感的四方形连
续场景图片，再通过三维原件共享库中的模型原件对场景图片进行一定程度的初级布局，
然后生成场景文件上传至服务器；多个用户可以通过BS模式的三维场景网页编辑器对服
务器上的场景文件进行再编辑，生成更完整细腻的场景的特定编码模型，然后通过三维导
航地图生成器把编辑好的特定编码模型直接转换成透明模型并导出生成地图模型，同时场
景光效嵌入器对地图模型中的场景进行灯光风格配置，再通过仿真自然环境生成器对特定
编码模型加入材质进行仿真特效处理，最后三维网页导出器生成并导出构建好的网页场景文件。 所述场景照片管理器是一个具备图片文件管理和三维空间化的照片管理器，分为
4前、后、左、右、顶五个视图，每一个方向的视图都会预设一个模型面plane标明方向。
所述场景照片管理器的工作原理如下 A、将卫星地图导入，场景照片管理器会生成一个plane面，并将卫星地片转换成材质贴图，如texturemap ;此时可指定卫星地图为顶视图，可进行縮放、旋转、平移等操作，调整好卫星地图对应的plane面和材质贴图的坐标、大小； B、将采集到的场景图片导入，场景照片管理器会自动生成一个图片plane面和相应贴图，这时可以根据顶视图中的卫星地图中的场景定位，进行平移、旋转、縮放、裁剪、增删等操作，先确定场景图片中场景的位置和宽度，之后再按场景的前后左右方向排列场景图片对应的plane面，并将各个对应的plane面分别作为前后左右四个方向的视图，最终形
成一个有三维空间感的四方形连续场景图片；
C、导出生产3d场景文件，保存。 在多人协作制作大型三维场景时，使用统一的材质、公共建筑原件模型非常关键，这有效地控制了三维场景文件的冗余度，而传统方式的场景制作多是采用合并公用模型、复制模型的方式，虽然一定程度上降低了场景文件的大小，但仍然冗余度很高，也不利于快速统一修改。 所述三维原件共享库里面存在大量便于重复使用的公用建模资源，包括各种公用模型原件和各种材质，调用公用建模资源时通过id号来调用一个公用模型原件或材质，改变了原来调用一个公用模型仍然是调用模型本身的方式。 使用时从视觉上是一个增加了模型进入场景，其实在导出场景3d文件时，公用模型原件和材质将被删除，对应的将生成一个场景描述脚本文件，这个文件对场景中调用的公用模型原件、材质以及内部的公用信息进行了描述；在恢复场景时，这个场景描述脚本文件将被程序调用执行，这样大大地提高了多个场景文件同时下载的网络传输效率，以及多个场景构建效率。 场景漫游网页运行时，先下载三维原件共享库，然后再将网页场景文件载入浏览器，随即再将对应的场景描述脚本文件下载，并通过3d网页引擎对场景描述脚本文件进行解析，将场景中涉及到的公用模型原件和材质从三维原件共享库中复制到场景中，达到快速还原的效果。 由于那些重复使用的冗余的模型在网页场景文件中以点point信息的方式保存，而不采用代码段方式下的复制信息，这样的方法将会使模型冗余度信息控制在点信息大小，也就是近似于冗余度为O，真正做到了三维场景文件极小化。 所述场景描述脚本文件可以用lingo代码编写，但是不限于该种代码。Lingo语言是一种高效率的，功能函数强大的3d游戏开发体系。 所述系统在三维原件共享库中植入统一的项目自定义的命名规范，每一个新增的模型等命名都将自动遵循一个预设的命名规范。 所述三维原件共享库配合多个以K为单位的相应的场景脚本描述文件，由以后编写的网页3d控制程序调用两者，将场景描述脚本文件中引用的三维场景中点信息还原为三维模型、材质等，实现传输的三维场景文件的极小化，极大提高了传输效率，降低了三维场景的冗余度。 所述三维场景网页编辑器是一个客户端/服务器模式的BS结构，所有资源文件都上传到统一的服务器上，资源文件包括场景照片管理器生成的三维照片拼图、三维原件共
享库、不断制作出的已上传的特殊三维场景文件；各客户端通过网页内嵌的三维场景网页
编辑器，可以直接上传新的制作文件，也可以将服务器上的资源文件载入，进行编辑。 所有资源文件本质上是多个不同的脚本文件，不仅文件很小，而且每一个工作站
新生成的的脚本文件可以直接被另一台工作站打开使用，可以使工作或者编辑进入一种流
水线生产状态。编辑制作场景的同时，网页已经呈现除了发布后的效果，能及时掌握三维场
景资源占用情况、浏览效率，并可直观评估三维模型与场景照片管理器中照片的相似度。 三维场景网页编辑器的编辑功能包括旋转移动模型、更换材质、设置模型透明
度、縮放比例、新增原型模型、设置反射层、设置各类灯光、复制、插入删除模型等。三维场景
网页编辑器中可以进行大量的重复材质贴图、模型合并、模型对位、命名、评判模型后期渲
染性等工作，所见即所得、多人协作地进行制作，生成一个个几k大小的脚本文件，大大提
高了制作效率。 所述三维导航地图生成器可以把制作好的各场景中标注为特定编码的模型直接转换成简单的透明立方体模型，并导出生成新的二维视角的3d文件，作为动态导入的导航地图，还可以通过对地图中立方体模型以及地面面片模型命名，实现地图与场景的热链接功能。由于导航地图是从三维场景模型基础上直接导出的，也就是直接沿用了三维场景坐标，因此保证了地图坐标和三维场景坐标的精确相等，避免了误差。三维导航地图生成器内置的导航地图操作代码，直接生成地图外框风格及操作按钮，并保证一边构建三维场景，一边就可使用导航地图。 所述场景光效嵌入器用于灵活直观地调整场景的黎明、白天、傍晚、夜晚等主灯光效果，并可放入spot灯光等，以控制局部场景的灯光效果。同时，场景光效嵌入器中有大量预设的多种风格的城市路灯光效、繁华商店光效、霓虹灯、远景建筑灯光等贴图，可直接调入使用。 所述自然环境仿真效果器，将场景中涉及的天空、大气、水流、河面、泳池水面、各式喷泉、火光、帧动画等三维特效插入场景中，每一种效果实质是一个系统中自定义的功能封装函数，在场景制作过程中，直接调用特效代码实现特效显示，以达到边构建场景，便实现特效的目标，使得场景构建者更快捷丰富地对特效进行设置布局。通常传统的手法是在场景制作过程中，当场景文件导出时，调入控制程序后，由控制程序生成特效，潜入场景中才最终可见。 所述三维网页导出器用于生成三维网页文件，有多种风格的css风格、加载条、更换logo图片、背景图片等功能，提交网页的最终效果。 本系统还设置有用于对场景中模型进行控制逻辑设置的三维网页接口生成器，操作者对每一个模型都可以进行补充后缀的方式进行重命名，而这个重命名也就是包含了预定的控制逻辑，传递参数时就可以传输重命名字符部分，以实现三维场景内嵌网页接口参数的功能。 本系统提供了快速显示当前角度下的场景面数总和、以及各模型面数的性能指标，使制作者能及时在网页实时渲染模式下，准确了解渲染的瓶颈位置，以及产生瓶颈的模型名称，达到了所见即所得。
本发明的有益效果如下
本发明使用统一服务器的网站式协作平台，工作站本地不存放文件，保证团队开发中的多人调用和上传、更新文件的协调同步，大大提高团队协作效率，縮短了超大场景建设的周期； 以网页为工作平台，能随时审查最终三维展示效果和网页渲染性能，及时把控模型精细与发布性能的平衡关系； 以共享资源库配合场景描述脚本文件，使众多三维特效、复制模型转变为函数调用，大大縮小了三维场景文件的容量，有效控制了大场景公用资源的冗余。
图1为本发明的构建流程图
具体实施例方式
如图1所示，一种基于浏览器的三维超大场景的构建系统，包括场景照片管理器、
三维原件共享库、三维场景网页编辑器、三维场景导航地图生成器、场景光效嵌入器、仿真
自然环境生成器、三维网页导出器，上述模块协同工作完成三维超大场景的构建； 首先通过场景照片管理器对影像图片进行处理管理，生成三维空间感的四方形连
续场景图片，再通过三维原件共享库中的模型原件对场景图片进行一定程度的初级布局，
然后生成场景文件上传至服务器；多个用户可以通过BS模式的三维场景网页编辑器对服
务器上的场景文件进行再编辑，生成更完整细腻的场景的特定编码模型，然后通过三维导
航地图生成器把编辑好的特定编码模型直接转换成透明模型并导出生成地图模型，同时场
景光效嵌入器对地图模型中的场景进行灯光风格配置，再通过仿真自然环境生成器对特定
编码模型加入材质进行仿真特效处理，最后三维网页导出器生成并导出构建好的网页场景文件。 所述场景照片管理器是一个具备图片文件管理和三维空间化的照片管理器，分为前、后、左、右、顶五个视图，每一个方向的视图都会预设一个模型面plane标明方向。
所述场景照片管理器的工作原理，以建造一个三维仿真城市的项目为例如下
A、将卫星地图导入，场景照片管理器会生成一个plane面，并将卫星地片转换成材质贴图，如texturemap ;此时可指定卫星地图为顶视图，可进行縮放、旋转、平移等操作，调整好卫星地图对应的plane面和材质贴图的坐标、大小； B、将采集到的纷乱的城市街景图片导入，场景照片管理器会自动生成一个街景图片plane面和相应贴图，这时可以根据顶视图中的卫星地图中的建筑物定位，进行平移、旋转、縮放、裁剪、增删等操作，先确定照片中建筑物的位置和宽度，处理了一张张的街道照片后，按街道的前后左右方向排列plane面，并将其分别作为前后左右四个方向的视图，最终形成一个有三维空间感的四方形连续街道图片；
C、导出生产3d场景文件，保存。 在多人协作制作大型三维场景时，使用统一的材质、公共建筑原件模型非常关键，这有效地控制了三维场景文件的冗余度，特别是城市建筑原件，如窗户、石柱、植物、楼梯、小区楼等等重复度很高，而传统方式的场景制作多是采用合并公用模型、复制模型的方式，虽然一定程度上降低了场景文件的大小，但仍然冗余度很高，也不利于快速统一修改。
7
所述三维原件共享库里面存在大量便于重复使用的公用建模资源，包括各种公用模型原件和各种材质，调用公用建模资源时通过id号来调用一个公用模型原件或材质，改变了原来调用一个公用模型仍然是调用模型本身的方式。 使用时从视觉上是一个增加了模型进入场景，其实在导出场景3d文件时，公用模型原件和材质将被删除，对应的将生成一个场景描述脚本文件，这个文件对场景中调用的公用模型原件、材质以及内部的公用信息进行了描述；在恢复场景时，这个场景描述脚本文件将被程序调用执行，这样大大地提高了多个场景文件同时下载的网络传输效率，以及多个场景构建效率。 场景漫游网页运行时，先下载三维原件共享库，然后再将网页场景文件载入浏览器，随即再将对应的场景描述脚本文件下载，并通过3d网页引擎对场景描述脚本文件进行解析，将场景中涉及到的公用模型原件和材质从三维原件共享库中复制到场景中，达到快速还原的效果。 由于那些重复使用的冗余的模型在网页场景文件中以点point信息的方式保存，而不采用代码段方式下的复制信息，这样的方法将会使城市建筑模型冗余度信息控制在点信息大小，也就是近似于冗余度为O，真正做到了三维场景文件极小化。 所述三维原件共享库配合多个以K为单位的相应的场景脚本描述文件，由以后编写的网页3d控制程序调用两者，将场景描述脚本文件中引用的三维场景中点信息还原为三维模型、材质等，实现传输的三维场景文件的极小化，极大提高了传输效率，降低了三维场景的冗余度。 所述系统在三维原件共享库中植入统一的项目自定义的命名规范，每一个新增的模型等命名都将自动遵循一个预设的命名规范。 所述三维场景网页编辑器是一个客户端/服务器模式的BS结构，所有资源文件都
上传到统一的服务器上，资源文件包括场景照片管理器生成的三维照片拼图、三维原件共
享库、不断制作出的已上传的特殊三维场景文件；各客户端通过网页内嵌的三维场景网页
编辑器，可以直接上传新的制作文件，也可以将服务器上的资源文件载入，进行编辑。 所有资源文件本质上是多个不同的脚本文件，不仅文件很小，而且每一个工作站
新生成的的脚本文件可以直接被另一台工作站打开使用，可以使工作或者编辑进入一种流
水线生产状态。编辑制作场景的同时，网页已经呈现除了发布后的效果，能及时掌握三维场
景资源占用情况、浏览效率，并可直观评估三维城市模型与城市场景照片管理器中照片的
相似度。 三维场景网页编辑器的编辑功能包括旋转移动模型、更换材质、设置模型透明度、縮放比例、新增原型模型、设置反射层、设置各类灯光、复制、插入删除模型等。三维场景网页编辑器中可以进行大量的重复材质贴图、模型合并、模型对位、命名、评判模型后期渲染性等工作，所见即所得、多人协作地进行制作，生成一个个几k大小的脚本文件，大大提
高了制作效率。 所述三维导航地图生成器可以把制作好的各场景中标注为特定编码(例如地图标识)的模型直接转换成简单的透明立方体模型，并导出生成新的二维视角的3d文件，作为动态导入的导航地图，还可以通过对地图中立方体模型以及地面面片模型命名，实现地图与场景的热链接功能。由于导航地图是从城市三维场景模型基础上直接导出的，也就是
8直接沿用了三维城市场景坐标，因此保证了地图坐标和三维城市场景坐标的精确相等，避 免了误差。三维导航地图生成器内置的导航地图操作代码，直接生成地图外框风格及操作 按钮，并保证一边构建三维场景，一边就可使用导航地图。 所述城市灯光嵌入器用于灵活直观地调整场景的黎明、白天、傍晚、夜晚等主灯光 效果，并可放入spot灯光等，以控制局部场景的灯光效果。同时，城市灯光嵌入器中有大量 预设的多种风格的城市路灯光效、繁华商店光效、霓虹灯、远景建筑灯光等贴图，可直接调 入使用。 所述自然环境仿真效果器，将城市场景中涉及的天空、大气、水流、河面、泳池水 面、各式喷泉、火光、帧动画等三维特效插入城市场景中，每一种效果实质是一个系统中自 定义的功能封装函数，在场景制作过程中，直接调用特效代码实现特效显示，以达到边构建 场景，便实现特效的目标，使得场景构建者更快捷丰富地对特效进行设置布局。通常传统的 手法是在场景制作过程中，当场景文件导出时，调入控制程序后，由控制程序生成特效，潜 入场景中才最终可见。 所述三维网页导出器用于生成三维网页文件，有多种风格的css风格、加载条、更 换logo图片、背景图片等功能，提交网页的最终效果。 本系统还设置有用于对场景中模型进行控制逻辑设置的三维网页接口生成器，操 作者对每一个模型都可以进行补充后缀的方式进行重命名，而这个重命名也就是包含了预 定的控制逻辑，传递参数时就可以传输重命名字符部分，以实现三维场景内嵌网页接口参 数的功能。 本系统使得设计场景的人只设计场景的布局和风格，这一步可以不涉及3d建模 的具体技术，充分发挥设计者的想象天赋；3d特殊模型建模交由3d制作者独立完成；3d特 殊模型建模提交到服务器上的公共资源库中，三维场景的拼接工作已经可以交由3d建模 水平较差的普通员工进行。这样在不降低品质的基础上，合理控制地控制了人员成本。
本系统提供了快速显示当前角度下的场景面数总和、以及各模型面数的性能指 标，使制作者能及时在网页实时渲染模式下，准确了解渲染的瓶颈位置，以及产生瓶颈的模 型名称，达到了所见即所得。
权利要求
一种基于浏览器的三维超大场景的构建系统，其特征在于包括场景照片管理器、三维原件共享库、三维场景网页编辑器、三维场景导航地图生成器、场景光效嵌入器、仿真自然环境生成器、三维网页导出器，上述模块协同工作完成三维超大场景的构建；首先通过场景照片管理器对影像图片进行处理管理，生成三维空间感的四方形连续场景图片，再通过三维原件共享库中的模型原件对场景图片进行一定程度的初级布局，然后生成场景文件上传至服务器；多个客户端通过BS模式的三维场景网页编辑器对服务器上的场景文件进行再编辑，生成更完整细腻的场景的特定编码模型，然后通过三维导航地图生成器把编辑好的特定编码模型直接转换成透明模型并导出生成地图模型，同时场景光效嵌入器对地图模型中的场景进行灯光风格配置，再通过仿真自然环境生成器对特定编码模型加入材质进行仿真特效处理，最后三维网页导出器生成并导出构建好的网页场景文件。
2. 根据权利要求1所述的一种基于浏览器的三维超大场景的构建系统，其特征在于所述场景照片管理器是一个具备图片文件管理和三维空间化的照片管理器，分为前、后、左、右、顶五个视图，每一个方向的视图都会预设一个模型面plane标明方向。
3. 根据权利要求1或2所述的一种基于浏览器的三维超大场景的构建系统，其特征在于所述场景照片管理器的工作原理如下A、 将卫星地图导入，场景照片管理器会生成一个plane面，并将卫星地片转换成材质贴图，并指定卫星地图为顶视图或其他视图，调整好卫星地图对应的plane面和材质贴图的坐标、大小；B、 将采集到的场景图片导入，场景照片管理器会自动生成一个图片plane面和相应贴图，然后根据顶视图或其他视图中的卫星地图的场景定位，进行调整确定场景图片中场景的位置和宽度，再按场景的前后左右方向排列场景图片对应的plane面，并将各个对应的plane面分别作为前后左右四个方向的视图，最终形成一个三维的四方形连续场景图片；C、 导出生产3d场景文件，保存。
4. 根据权利要求1所述的一种基于浏览器的三维超大场景的构建系统，其特征在于所述三维原件共享库储存的便于重复使用的公用建模资源，包括各种公用模型原件和各种材质，调用公用建模资源时通过id号来调用一个公用模型原件或材质；在三维原件共享库中的公用建模资源具备统一的命名规范。
5. 根据权利要求4所述的一种基于浏览器的三维超大场景的构建系统，其特征在于在导出场景3d文件时，公用模型原件和材质将被删除，对应的生成一个场景描述脚本文件，场景描述脚本文件对场景中调用的公用模型原件、材质以及内部的公用信息均进行了描述；在恢复场景时，场景描述脚本文件被程序调用执行。
6. 根据权利要求5所述的一种基于浏览器的三维超大场景的构建系统，其特征在于场景漫游网页运行时，先下载三维原件共享库，然后再将网页场景文件载入浏览器，随即再将对应的场景描述脚本文件下载，并通过3d网页引擎对场景描述脚本文件进行解析，将场景中涉及到的公用模型原件和材质从三维原件共享库中复制到场景中；所述重复使用的公用模型在网页场景文件中以点point信息的方式保存。
7. 根据权利要求1所述的一种基于浏览器的三维超大场景的构建系统，其特征在于所述三维场景网页编辑器是客户端/服务器模式的BS结构，所有资源文件都上传在统一的服务器上，资源文件包括场景照片管理器生成的三维照片拼图、三维原件共享库、不断制作出的已上传的特殊三维场景文件；各个客户端通过网页内嵌的三维场景网页编辑器直接上 传新的制作文件，或者将服务器上的资源文件载入进行编辑，资源文件是多个不同的脚本 文件组成的。
8. 根据权利要求1所述的一种基于浏览器的三维超大场景的构建系统，其特征在于 所述三维导航地图生成器把制作好的各场景中标注为特定编码的模型直接转换成透明立 方体模型，并导出生成新的二维视角的3d文件，作为动态导入的导航地图；所述导航地图 是从三维场景模型基础上直接导出的，导航地图的坐标和三维场景坐标精确相等；三维导 航地图生成器还内置有导航地图操作代码，用于生成地图外框风格及操作按钮。
9. 根据权利要求1所述的一种基于浏览器的三维超大场景的构建系统，其特征在于 所述场景光效嵌入器用于调整场景的灯光效果，其内部预设有多种风格的灯光效果，直接 调入使用。
10. 根据权利要求1所述的一种基于浏览器的三维超大场景的构建系统，其特征在于 所述自然环境仿真效果器通过一个系统中自定义的功能封装函数调用特效代码实现特效 显示。
11. 根据权利要求1所述的一种基于浏览器的三维超大场景的构建系统，其特征在于 本系统还设置有用于对场景中模型进行控制逻辑设置的三维网页接口生成器。
全文摘要
本发明公开了一种基于浏览器的三维超大场景的构建系统，包括场景照片管理器、三维原件共享库、三维场景网页编辑器、三维场景导航地图生成器、场景光效嵌入器、仿真自然环境生成器、三维网页导出器，上述模块协同工作完成三维超大场景的构建；本发明使用统一服务器的网站式协作平台，工作站本地不存放文件，保证了多人调用和上传、更新文件的协调同步，大大提高了团队协作效率，缩短了超大场景建设的周期；以网页为工作平台，能随时审查最终三维展示效果和网页渲染性能，及时把控模型精细与发布性能的平衡关系；同时还大大缩小了三维场景文件的容量，有效控制了大场景公用资源的冗余。
文档编号G06F17/30GK101694615SQ20091016785
公开日2010年4月14日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者任植 , 刘一立, 李洪刚 申请人:成都九门科技有限公司;