本发明专利技术提供一种３Ｄ图文渲染方法和渲染系统。该渲染方法包括步骤：获取场景描述数据，以获得场景信息；对场景描述数据进行解析，其中，至少包括对不透明物体和透明物体进行分类；对不透明物体进行渲染；采用多步渲染方式对透明物体进行渲染；合成所述不透明物体和透明物体的渲染结果。通过本发明专利技术，使得在复杂场景中可实时高效地对透明物体进行正确的透明渲染，生成透明物体，且生成的透明图文和其它图文／视频合成时具有正确的颜色和透明信息。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及3D图文渲染技术，特别涉及复杂场景中生成透明物体的3D图 文渲染方法和渲染系统。
技术介绍
目前，3D图文广泛应用于电视包装系统中，计算机生成的3D图文效果可 以混合在其它视频或图文上，3D图文中透明物件的渲染是生成适合混合的图 文效果的必要步骤。如图1所示，为现有技术中的3D图文渲染系统结构示意图。该渲染系统100 包括场景解析单元101、场景描述数据存储单元102和渲染器103。如图1所示，在现有3D图文渲染系统100中，场景解析单元101获得其它 3D场景创作单元生成并保存的3D场景描述数据文件，其中，3D场景创作单元 生成的3D场景描述数据文件可以是由3D、 Max、 Maya等3D场景创作软件生成， 其保存的场景描述数据文件相应为.3ds、 .ma等格式；然后，对该场景描述数 据文件进行解析，其中，解析是指将不同来源、不同格式的数据文件描述的 场景转换为系统设计的场景描述格式，包括物体之间的层次关系、物体灯光、 材质、纹理等属性，不同来源的数据记录的格式是不同的；再将解析后的场 景描述数据导入存储单元102。然后，渲染器103对存储单元102中的场景描述数据进行渲染。渲染结束后，将渲染后的数据送至混合器中与外部图文和/或 视频进行混合，最后合成视频图文效果。其中，场景描述数据存储单元104存 储所获得的场景描述数据，该场景描述数据记录所有要表达物体的属性，包 括几何形状、纹理、光照、材质、透明度等。场景描述数据通过渲染器105解析并将物体属性数据按照3D物体计算机生成方法进行处理，最终仿真地展现三维空间物体的几何形状和质地，这个过程称为渲染。在实时(在电视图文系统中，PAL制式时每秒渲染25帧或NTSC 制式时每秒渲染30帧画面)3D图文渲染系统中，计算机图形处理硬件是用于执 行渲染程序的硬件设备。在3D图文渲染系统100中，为了表现物体的层次关系和透明材质物体，多 个透明物体可以在空间上交织在一起，渲染系统100应该正确渲染这些透明物 体及其层次关系。如图2所示，为现有技术中3D图文渲染系统中渲染器105的 操作流程图。首先，渲染器105接收场景描述数据(见步骤200);对场景描述数据进 行物体分类，将其分为不透明物体和透明物体(见步骤201);对不透明物体 进行渲染，按照深度值(Z)缓冲算法渲染(见步骤202、 203);然后对透明 物体进行渲染，对透明物体进行排序(见步骤204、 205);最后打开混合状 态，从远及近渲染透明物体(见步骤206)，渲染结束。在上述步骤205中，要对透明物体进行排序，当物体空间位置交叉或物体 几何形状复杂时，为了正确处理透明物体层次需要对物体进行面片(描述物体 的最小几何单元)级排序，且物体存在位置或形状动画时，每次渲染都要对所 有透明物体执行一次这样的排序工作，这样，在当前计算机系统和复杂场景 下，这种工作不适合实时渲染系统。其中，形状动画是指物体可以随时间变 化而变形，如縮放大小、弯曲等。现有技术中，在3D图文渲染系统中，通过透明度(Alpha)混合的方式体现 透明物体的空间关系，当前计算机图形处理硬件支持以下五种混合模式，如 表1所示，其中只针对RGBA (RGB表示颜色，A表示透明度)颜色模式下表示的 物体颜色和透明度表l<table>table see original document page 6</column></row><table><table>table see original document page 7</column></row><table>表1中，各个系数的含义如下C表示颜色RGB (R:Red; G:Green; B:Blue) ; A (Alpha)表示透明度;(C, A)表示两个物体混合后的颜色和透明度；(Cs, As)表示上层物体(称为源)颜色 和透明度；(Cd，Ad)表示下层物体(称为目标)颜色和透明度；Fcs表示混合时 上层物体颜色RGB分量适用的系数；Fas表示混合时上层物体颜色Alpha分量适 用的系数；Fcd表示混合时下层物体颜色RGB分量适用的系数；Fad表示混合下 层物体颜色Alpha分量适用的系数。现有技术中，上述各个系数的取值方式如表2所示。表2<table>table see original document page 7</column></row><table><table>table see original document page 8</column></row><table>在表2中，f = min(As， l_Ad) ， (Rc， Gc， Bc， Ac)为混合渲染中设置的常 量颜色和透明度值。一般情况下，在3D图文渲染系统中，混合渲染选择Alpha叠加方式，即 表1所示的混合模式中的ADD模式，并且源混合系数选择表2中的源透明度SRC _ALPHA，目标混合系数选择表2中的一减源透明度0NE—MINUS—SRC—ALPHA,这 也是电视图文系统中色键、切换台等设备进行图文和视频混合时的硬件混合 方式，下面有关混合的讨论基于上述方式。在现有技术中，Alpha混合渲染中，取RGB和Alpha分量的混合系数保持-一 致，从表1和表2可知，混合所用公式如下C = CsXFcs + CdXFcd 二 CsXAs + CdX (1 - As) (1) A = AsXFas + AdXFad = AsXAs + AdX (1 - As) (2) 以下举一具体的例子对混合渲染进行说明。如图3所示，为采用上述公式描述的混合渲染的示意图。在图3所示的Alpha混合实例中，目标物体颜色为Cd: (Rd， Gd， Bd) = (0， 0， 255)， 透明度Ad^，源物体颜色为Cs二(Rs，Gs，Bs)二(255，0，0)，透明度As二O. 5。混合 后的颜色为C二(255，0，0) XO. 5+(0，0，255) X (1-0. 5)二(128， 0， 128)，透明度 为A:O. 5X0. 5+1 X (1-0. 5)=0. 75。由上述可知，当将由公式(1)计算出的图文渲染结果(C，A)输出到混合器 上用于和视频混合时，图文效果偏暗，这是因为图文中的由公式(l)计算出的 C(即RGB)已经是Alpha作用后的结果，其和视频混合时又要作用以由公式(2) 计算出A(即Alpha)，且公式(2)计算出的Alpha值因为自乘而偏低。由上面对现有技术中3D图文系统采用的渲染流程和透明物体混合渲染分 析可知，复杂场景下，现有3D图文渲染系统不能实时对透明物体进行正确的透明渲染，特别是渲染结果用于和其它视频和图文画面合成时使得图文效果 偏暗。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的上述问题，本专利技术实施例提供一种3D图文渲染方法和渲染系统。通过本专利技术实施例，使得在复杂场景中可实时高效地对透明 物体进行正确的透明渲染，生成透明物体，且生成的透明图文和其它图文/视 频合成时具有正确的颜色和透明信息。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种３Ｄ图文渲染方法，其特征在于包括步骤： 获取场景描述数据，以获得场景信息； 对场景描述数据进行解析，其中，至少包括对不透明物体和透明物体进行分类； 对不透明物体进行渲染； 采用多步渲染方式对透明物体进行渲染； 合成所述不透明物体和透明物体的渲染结果。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，孙季川，
申请(专利权)人：新奥特硅谷视频技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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