一种基于Unity平台大规模数字车间渲染系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于Unity平台大规模数字车间渲染系统及方法，本发明专利技术包括应用阶段、几何阶段和光栅化阶段；应用阶段接受用户输入指令输出渲染图元，几何阶段接受渲染图元后输出屏幕空间的顶点信息，光栅化阶段则向客户端输出多种表现形式的图像；本发明专利技术提供了平台级的渲染优化组件，用于解决上万个高精度模型在实时应用环境中根据环境变化进行高效率的实时渲染，保证整个数字车间系统的流畅运行，进而达到在线可视化监控生产过程的目的，同时兼顾平台应用的多样性。顾平台应用的多样性。顾平台应用的多样性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Unity平台大规模数字车间渲染系统及方法


[0001]本专利技术属于数字车间建模
，涉及一种大规模数字车间渲染系统及方法，具体涉及一种基于Unity平台大规模数字车间渲染系统及方法。

技术介绍

[0002]随着信息化时代的到来，基于数字孪生技术的数字车间、数字工厂建设的需求与日俱增，伴随建筑信息建模(BIM)技术和物联网技术的日益普及，越来越多的大型生产车间具备了三维数字建模的基础。但是车间规模越来越大，其三维建模后模型的数量成几何倍数增长，同时数字车间运维过程中的三维可视化监控又对模型的精度提出了极高的要求，现有的三维渲染引擎在经济投入所限情况下不能很好兼顾性能与效果。
[0003]Unity(Unity公司的实时3D内容制作和运营平台)作为商业软件，可提供整套解决方案，但其更多用于游戏领域的开发，对于工业领域的定制化支撑不足，例如系统提供的渲染组件无法满足上万个模型实时渲染的要求，提供的着色器组件多数是为游戏定制化的，无法满足工业领域渲染效果要求。

技术实现思路

[0004]作为支撑大规模数字车间运行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Unity平台大规模数字车间渲染系统，其特征在于：在Unity引擎架构基础上进行了组件化重构，系统包括低阶渲染器子系统、场景图/剔除优化子系统和视觉效果子系统；所述低阶渲染器子系统，是在Unity渲染引擎的基础上，优化在同一个GPU调用过程中尽可能多的渲染几何图元，实现数字车间中上万个模型实时渲染；所述场景图/剔除优化子系统，Unity引擎遮挡剔除功能基础上，通过空间刨析法、逻辑及潜在可见集法和细致程度法，实现大规模数字车间场景中模型剔除；所述视觉效果子系统，采用CG着色器支撑跨平台能力。2.根据权利要求1所述的基于Unity平台大规模数字车间渲染系统，其特征在于：所述低阶渲染器子系统包括几何图元提交组件、纹理及表面管理组件、材质及着色器组件、静态及动态光照组件、摄像机组件和文字及字体管理组件；所述几何图元提交组件，负责对数字车间场景中静态模型图元合并及纹理图集合并；所述纹理及表面管理组件，负责数字车间用到的贴图，材质球的映射关系的建立，数据缓存，动态缓存优化和管理；所述材质及着色器组件，负责渲染着色器的映射关系管理；所述静态及动态光照组件，负责管理数字车间与实时光源映射关系，光源与时间轴关系；所述摄像机组件，负责对数字车间场景中各个摄像机的管理；所述文字及字体管理组件，负责管理系统中用到的字体及文本，动态合并文本，生成文本的纹理图集，解决Unity引擎处理文本和字体存在效率的问题。3.根据权利要求1所述的基于Unity平台大规模数字车间渲染系统，其特征在于：所述空间刨析法，用于静态场景，建立静态模型相对位移信息，在摄像机进行遮挡剔除的同时，通过BSP树根据相机的位置，快速的获得排序后的渲染几何体，再根据模型相对位移信息，隐藏设定范围之外的模型；所述逻辑及潜在可见集法，通过给数字车间中模型分类和标签实现按照类别剔除；所述细致程度法，负责管理高精度模型和低精度模型的映射关系，建立模型数据缓存。4.根据权利要求1所述的基于Unity平台大规模数字车间渲染系统，其特征在于：所述视觉效果子系统，包括光照贴图及实时阴影组件、粒子特效组件、高动态光照组件，粒子及贴画特效组件，后处理效果组件和环境贴图组件。5.一种基于Unity平台大规模数字车间渲染方法，其特征在于：包括应用阶段、几何阶段和光栅化阶段；应用阶段接受用户输入指令输出渲染图元，几何阶段接受渲染图元后输出屏幕空间的顶点信息，光栅化阶段则向客户端输出多种表现形式的图像；渲染过程以流水线的方式并行开展，包括功能、数据和时间上的并行处理；所述功能上的并行，是在同一数据流上，同时执行渲染过程的不同阶段，每一个阶段顺序处理不同的数据；所述数据上的并行，是将数据分布到多个数据流中，并用多个渲染单元同时来处理这些数据；所述时间上的并行，是利用时间上的分解来实现并行，动画序列的每一帧是任务分配的基本单元，每一个处理器单独完成其中的几帧图像。6.根据权利要求5所述的基于Unity平台大规模数字车间渲染方法，其特征在于：在渲染过程中，以流水线的方式并行开展，同时基于模型网格顶点数量和个数进行动态合并批处理；具体实现包括以下步骤：(1)在数字车间场景中，根据模型属性，查找属于同族，同类型的模型；并且判断模型的
材质是否相同，剔除材质球不相同的模型；(2)计算出每个模型的网格顶点个数；(3)计算出合并模型批次，满足同一批次的模型，网格顶点数量加和小于预设值；(4)按照批次合并模型的网格。7.根据权利要求5所述的基于Unity平台大规模数字车间渲染方法，其特征在于：在渲染过程中，以流水线的方式并行开展，同时基于同一类型模型纹理图集进行动态和并批处理；具体实现包括以下步骤：(1)在数字车间场景中，根据模型属性，查找属于同族，不同类型的模型；(2)模型纹理分为三类Albedo、Metallic、Nor...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤长虹，吴晖，魏斌，蔡力，黎伟雄，
申请(专利权)人：湖北中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：