用于基于体素的三维建模的系统、方法和设备技术方案

用于实现体素3D建模技术客户端服务器系统的系统和方法，例如使用网络浏览器作为主要用户界面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于基于体素的三维建模的系统、方法和设备对相关申请的交叉引用本申请要求于2015年3月12日提交的临时专利申请系列No.62/131,974的优先权，该临时专利申请主题的全部内容通过引用并入本文。
本专利技术针对三维(3D)建模和动画方面的改进。
技术介绍
计算能力和图形处理器的兴起创造了能够精巧地制作整个虚拟世界和环境的工具，随着能力的提升和图形软件及其他工具的改进，虚拟世界和环境变得越来越真实。一些行业比如游戏行业已经蓬勃发展，特别是涉及大型多玩家在线角色扮演类游戏(MMORG)的游戏，其中多名玩家与游戏同伴玩家对阵/配合玩游戏。与处理能力的提升步伐保持一致的是图形工具的复杂程度和与现实的接近程度。使用更高分辨率的显示器，动画能够显得越来越逼真。在目前的多玩家在线游戏比如MMORG中，许多不同的玩家参与共同的场景或冒险，并且共享故事线。预测显示，这些类型的“共享”体验将随着更好的技术——比如本文中所示的那些技术——的产生而进一步提升，以更好地促进体验。现今的三维或3D建模和动画系统通常依赖于用户首先下载通常包括数十亿字节的数据的客户端文件。此外，如本领域中所理解的，3D建模通常利用3D多边形建模技术来执行，导致对3D建模引擎能够将其图形地解释为形象(visualization，可视化)的表面/网孔(mesh)的定义。应当理解，成像能力的改进远远不仅仅限于游戏方面，这些相同的原理还能够适于并应用于各种其他应用，比如医学成像、建筑或建筑物建模、部件或设备建模以及更多方面的应用，包括对现实世界场景以及想象的或潜在的场景建模方面的各种现有和潜在的用途。然而，3D建模中所采用的软件工具的技术复杂性越来越高，造成显著的进入障碍：用户必备的技术技能组合如今必须很高。举例而言，大多数的当前3D模型的创建都采用多边形建模技术，这通常要求3D建模人员在大学级别的针对这种多边形3D建模的课程中有过广泛培训，所述课程包括高等数学、数据结构和图形用户界面的计算建模算法。因此，需要一种替代性的、更简单的建模方法来鼓励用户不必在技术方面、尤其是在当前所采用的复杂的表面建模技术方面如此训练有素。本专利技术中所采用的提供更简单的操作范例的一种工具使用体素代替上述的表面建模。体素是体积像素，其具有各种益处，比如快速并且简单。此外，申请人已经发现，根据本专利技术教导的采用体素的3D建模通常能够由任何适度懂得计算机操作的个体执行。如所讨论的，体素涉及对体积(而不仅仅是表面)的3D建模，使得技术使用和理解起来更简单，即更容易由民众使用。然而，体素的利用是有代价的，体素技术的主要缺点是所需的处理器负荷。实际上，随着更多的体素被添加，体素间复杂性急剧提升，并且对每个体素即每个体积组成部分的跟踪迅速地演变成对计算机处理器的显著要求——尤其是随着体素和由其描述的对象的数量的增加。此外，几个或许多个客户端连接到一个服务器的服务器客户端解决方案可能会对服务器及服务器与客户端之间的通信提出显著的容量需求。此外，需要的是一种改进的技术和系统，其解决在诸如本文中所提出的3D建模的富含体素的环境中与处理器负荷相关联的技术问题。本专利技术解决涉及客户端架构系统中的体素3D建模和动画系统的各种技术问题，比如，举例而言，涉及利用HTLM5即用于在网络(Web)上构建和呈现内容的最新第五版本的强大的超文本标记语言协议实现系统的技术问题。对现有标准和协议的利用在下述情况下至关重要：许多用户(通常为多达80％的用户)将不会选择下载采用这样的技术的软件客户端文件，或者会没有耐心等待大型软件客户端的下载完成。因此，现在需要提供一种系统、方法、技术、设备、装置和架构来改进现有的建模方法，并使现有的建模方法更易于使用、更容易下载且更有效率。因此，本专利技术的一个目的是提供一种这样的建模系统，其能够由普通用户在未进行(或最多进行有限量的)专门训练的情况下以简单的方式进行编辑。本专利技术的另一个目的是提供一种用于以简单有效的方式将由一个用户创建的3D模型和动画分发给其他用户的功能。
技术实现思路
本专利技术针对用于在客户端服务器系统中例如使用网络浏览器作为主用户界面来实施体素3D建模技术的系统、装置和方法。附图说明虽然本说明书是以特别指出并明确要求保护被视为构成本专利技术的主题的权利要求来得出结论，但是，相信根据结合附图进行的以下描述能够更好地理解本专利技术，其中相同的附图标记表示相同的结构及其他要素，在附图中：图1示出具有限定形状的二进制体素值的简单流形图形形状的图示；图2示出由多个体素组成的更详细图形形状的一个实施方案，所述多个体素具有多个值以限定多个形状和特性；图3描述根据本专利技术将分立(discrete，独立)体素网格(grid)值分层堆放或层叠成单个高维体素网格值；图4示出根据本专利技术的原理的用于将体素网格数据从服务器传输到标准网络浏览器以供在浏览器上使用的过程的一个实施方案；图5示出根据本专利技术教导的体素环境区域文件结构的一个实施方案，以及根据本专利技术教导的与所述体素环境区域文件的每个段或块相关联的网孔、体素数据和元数据；图6示出根据本专利技术的另一实施方案的用于将体素区域文件从服务器传输到标准网络浏览器以及对其中的网孔、体素数据和元数据进行拆分的机制的一个实施方案；图7示出本专利技术的另一实施方案，其中图6中所示的传输机制是分片来完成的；图8示出用于将体素网格从服务器传输到标准网络浏览器的另一实施方案，其中，浏览器中具有根据本专利技术教导的用于处理体素数据的主线程和辅助线程；图9示出用于简化体素表示的技术的一个实施方案；图10示出根据本专利技术教导的用于表示人类的类人动力学模型的骨架或框架；图11示出根据本专利技术的原理的、体素元数据的在其中存储门户坐标以便于用户导航的示例性用途；图12示出根据本专利技术的用于处理多个事件的发生的一个实施方案；图13示出根据本专利技术的用于投影图像的优选建模技术；和图14示出可用于实践本专利技术的原理的组成部分和装备的示例性配置。下文的文本中给出的各个图提供了在示例性配置中采用本专利技术的原理来实现体素3D建模的系统和方法的各个方面和特征的典型视图。具体实施方式现在将参考在此给出的附图在下文中更充分地描述本专利技术，附图中示出本专利技术的优选实施方案。当然，应当理解，本专利技术仍可以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方案；相反，提供这些实施方案使得本公开内容会是彻底且完整的，并且会向本领域技术人员充分地转达本专利技术的范围。因此，应当理解，在不脱离本专利技术的范围的情况下，能够利用其他的实施方案并且能够作出结构改变。如所讨论的，处理器的提升的计算能力持续使得能够实现更高级的软件工具。然而，由于分立的体素彼此之间以及与环境之间的相互联系，体素的使用可能造成计算复杂性。如下文中所描述和图示的，本专利技术克服了装备的技术问题，并且还克服了大多数建模软件的用户知识阈值问题，使得不具备先进的软件技能组合的用户能够利用诸如本文中所示的新的软件建模工具的优点。如下文中阐述的，本文中采用了多个主题类别来试图充分地描述本专利技术的多个特征。应当理解，所采用的分类描述是示例性的，并且排序等诸如此类的信息并不一定意味着脱离所使用的文本的重要程度。1.高维体素环境如所讨论的，体积像素(“体素”)是一种对三维空间和包含在其中的对象建本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于3D建模的系统，包括：显示器，所述显示器用于显示3D动画，接口，所述接口允许用户与至少一个3D模型交互，存储器，所述至少一个3D模型存储在所述存储器内，所述至少一个3D模型在其中包括多个体素信息，其中，所述体素信息包括分立值的网格，每个所述分立值对应于相应的体素特性，所述体素信息由用户采用以在所述显示器上显示图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.12 US 62/131,9741.一种用于3D建模的系统，包括：显示器，所述显示器用于显示3D动画，接口，所述接口允许用户与至少一个3D模型交互，存储器，所述至少一个3D模型存储在所述存储器内，所述至少一个3D模型在其中包括多个体素信息，其中，所述体素信息包括分立值的网格，每个所述分立值对应于相应的体素特性，所述体素信息由用户采用以在所述显示器上显示图像。2.根据权利要求1所述的用于3D建模的系统，其中，所述多个体素信息包括分立体素值的网格，每个所述体素值对应于相应的体素特性。3.根据权利要求1所述的用于3D建模的系统，其中，所述体素信息被从服务器上传到所述接口。4.根据权利要求3所述的用于3D建模的系统，其中，所述多个体素信息被划分成多个块，所述多个块被上传。5.根据权利要求4所述的用于3D建模的系统，其中，每个所述块包括体素网孔数据、体素数据、体素元数据及其组合。6.根据权利要求5所述的用于3D建模的系统，其中，所述体素网孔数据包括字节数据、整数数据、浮点数据及其组合。7.根据权利要求6所述的用于3D建模的系统，其中，所述体素网孔数据包括由所述系统的辅助处理线程提取的字节数据、整数数据、浮点数据及...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·奥利里，
申请(专利权)人：快乐L领主有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE