CN110335336A - 用于天气效果的3d粒子***的高效渲染的方法和*** - Google Patents

用于天气效果的3d粒子***的高效渲染的方法和*** Download PDF

Info

Publication number
CN110335336A
CN110335336A CN201910238125.0A CN201910238125A CN110335336A CN 110335336 A CN110335336 A CN 110335336A CN 201910238125 A CN201910238125 A CN 201910238125A CN 110335336 A CN110335336 A CN 110335336A
Authority
CN
China
Prior art keywords
geometry
boundary
positioning
processor
virtual environment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910238125.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110335336B (zh
Inventor
邹林灿
L.任
Z.戴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN110335336A publication Critical patent/CN110335336A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110335336B publication Critical patent/CN110335336B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/005—General purpose rendering architectures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
    • B60W50/14—Means for informing the driver, warning the driver or prompting a driver intervention
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/10—Geometric effects
    • G06T15/20—Perspective computation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/10—Geometric effects
    • G06T15/20—Perspective computation
    • G06T15/205—Image-based rendering
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/006—Mixed reality
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/20—Editing of 3D images, e.g. changing shapes or colours, aligning objects or positioning parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
    • B60W50/14—Means for informing the driver, warning the driver or prompting a driver intervention
    • B60W2050/146—Display means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2210/00—Indexing scheme for image generation or computer graphics
    • G06T2210/56—Particle system, point based geometry or rendering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

提供了用于天气效果的3D粒子***的高效渲染的方法和***。一种用于生成三维（3D）虚拟环境的图形的方法包括：利用处理器来接收3D虚拟环境中的第一相机定位以及3D虚拟环境中的第一查看方向；利用处理器来接收天气数据，所述天气数据包括与第一地理区对应的第一降水信息，所述第一地理区对应于3D虚拟环境中的第一相机定位；利用处理器来在第一定位处限定设界几何结构，所述第一定位是离第一相机定位在第一查看方向上的第一距离，设界几何结构被定尺寸使得覆盖自第一相机定位在第一查看方向上的视场；以及利用处理器来在3D虚拟环境中渲染3D粒子***，所述3D粒子***仅仅在设界几何结构内描绘降水，3D粒子***具有取决于第一降水信息的特征。

Description

用于天气效果的3D粒子***的高效渲染的方法和***
技术领域
本公开内容一般地涉及驾驶员信息和驾驶员辅助***（也已知为车辆中信息***）的领域，并且更具体地涉及向车辆操作员提供图形显示以用于地图和导航应用的***和方法。
背景技术
除非在本文中另行指示，否则在本章节中所描述的材料不是对于本申请中的权利要求的现有技术，并且不通过包括在本章节中而被承认为是现有技术。
现代机动车辆通常包括一个或多个驾驶员信息和驾驶员辅助***（其在下文中被称为车辆中信息***），所述***向车辆中的乘员提供多种多样的信息和娱乐选项。由车辆中信息***所提供的常见服务包括但不限于车辆状态和诊断信息、地图和导航应用、免提电话、广播和音乐回放、以及交通状况告警。车辆中信息***通常包括多个输入和输出设备。例如，用于操作广播和音频***的传统按钮和控制旋钮通常被使用在车辆信息***中。车辆输入的更新近形式包括将输入和显示组合到单个屏幕中的触摸屏输入设备，以及语音激活的功能，其中车辆中信息***响应于语音命令。输出***的示例包括机械仪器计量表、输出显示面板（诸如液晶显示器（LCD）面板）、以及产生合成话音的音频输出设备。
三维（3D）图形方法已经被广泛地使用在不同的驾驶员辅助以及驾驶员信息应用中。一个典型的示例是基于3D地图的导航***。与传统的二维（2D）地图相比，3D地图被认为是更有助于容易的驾驶员定向和快速的位置识别。例如，由多个在线和离线服务（包括由Apple、Google和Nokia所供应的服务）来提供逼真的3D地图和导航服务。现代3D图形可以产生宽范围的高度现实的图形效果。在3D地图和导航应用的上下文中，图形显示***可以生成地标，诸如地理特征、街道、建筑物、以及其它极详细的地标。此外，一些3D地图***可以应用图形效果，所述图形效果在3D虚拟环境中描绘天气和光照条件，其对应于在地图应用中再现的现实地理区中的实际天气条件。例如，3D图形***可以基于地理区中的当前天气条件而产生降水的图形渲染。
虽然现代3D图形硬件和软件能够再现宽范围的图形，但是诸如降水之类的图形效果的生成通常需要大量硬件执行资源来以合理的渲染速度产生图形效果，以用于使用3D地图应用。存在现代处理设备，其包括图形处理单元（GPU），所述图形处理单元可以执行现实降水的复杂图形渲染，但是被集成到机动车辆中的包括图形***的许多硬件平台以及不昂贵的移动电子设备的那些可能缺乏对于产生降水的现实图形描绘而言所必要的硬件。此外，甚至现在包括日益强大的图形硬件的一些移动电子设备可能消耗不合期望的大量电力来产生图形，其通常导致耗尽的电池，这对于在行进时地图和导航应用的使用而言可能是事与愿违的。因此，对于用于以计算上高效的方式来在3D虚拟环境中产生降水的图形渲染的方法和***的改进将会是有益的。
发明内容
公开了一种用于生成三维（3D）虚拟环境的图形的方法。所述方法包括：利用处理器来接收3D虚拟环境中的第一相机定位以及3D虚拟环境中的第一查看方向；利用处理器来接收天气数据，所述天气数据包括与第一地理区对应的第一降水信息，所述第一地理区对应于3D虚拟环境中的第一相机定位；利用处理器来在第一定位处限定设界几何结构，所述第一定位是离第一相机定位在第一查看方向上的第一距离，设界几何结构被定尺寸使得覆盖自第一相机定位在第一查看方向上的视场；以及利用处理器来在3D虚拟环境中渲染3D粒子***，所述3D粒子***仅仅在设界几何结构内描绘降水，3D粒子***具有取决于第一降水信息的特征。
公开了一种用于生成三维（3D）虚拟环境的图形的方法。所述***包括：显示设备，所述显示设备被配置成显示3D虚拟环境的图形；联网设备；存储器，所述存储器被配置成存储经编程指令；以及处理器，所述处理器操作地连接到显示设备、无线联网设备和存储器。处理器被配置成执行经编程指令以：接收3D虚拟环境中的第一相机定位以及3D虚拟环境中的第一查看方向；经由联网设备来接收天气数据，所述天气数据包括与第一地理区对应的第一降水信息，所述第一地理区对应于3D虚拟环境中的第一相机定位；在第一定位处限定设界几何结构，所述第一定位是离第一相机定位在第一查看方向上的第一距离，设界几何结构被定尺寸使得覆盖自第一相机定位在第一查看方向上的视场；以及在3D虚拟环境中渲染3D粒子***，所述3D粒子***仅仅在设界几何结构内描绘降水，3D粒子***具有取决于第一降水信息的特征。
附图说明
在结合附图而取得的以下描述中解释方法和***的前述方面和其它特征。
图1是一种车辆中信息***的示意图，所述车辆中信息***被配置成生成3D虚拟环境的图形显示，包括反映现实世界地理位置中的当前天气条件的降水的表示。
图2示出了用于以计算上高效的方式来在3D虚拟环境中渲染对降水或其它类似天气效果进行描绘的3D粒子***的方法。
图3示出了相对于虚拟相机所限定的示例性的设界几何结构。
图4示出了仅仅在所限定的设界几何结构内的3D粒子***的示例性渲染。
图5示出了一种方法，其是图2的方法的继续，用于在相机定位或查看方向改变时更新3D粒子***。
图6示出了原始设界几何结构的示例性移动以及对于3D粒子***的更新。
具体实施方式
为了促进理解本公开内容的原理的目的，现在将参考在附图中被图示并且在以下所撰写的说明书中被描述的实施例。理解到，从而不意图对公开内容范围的任何限制。此外理解到，本公开内容包括对所说明的实施例的任何变更和修改，并且包括如本公开内容所关于的领域中的技术人员通常将会想到的本公开内容原理的另外的应用。
车辆中信息***
图1描绘了***100，所述***100包括车辆中信息***104（其在本文中还可以被称为“图形显示***”），所述车辆中信息***104以计算上高效的方式来生成3D虚拟环境的图形显示，包括反映现实世界地理位置中的当前天气条件的降水的表示。车辆中信息***104包括处理器108、存储器120、显示器144、可选的定位***148、以及可选的网络设备152。车辆中信息***104的硬件实施例包括但不限于个人计算机（PC）硬件，嵌入式***硬件（包括用于在机动车辆中使用的嵌入式计算硬件），以及移动电子设备（包括智能电话和平板计算设备）。在***100中，无线数据网络108将车辆中信息***104连接到一个或多个在线天气信息源190。
在车辆中信息***104中，处理器108包括一个或多个集成电路，所述一个或多个集成电路实现中央处理单元（CPU）112与图形处理单元（GPU）116的功能性。在一些实施例中，处理器是芯片上***（SoC），其将CPU 112和GPU 116、以及可选地其它组件（包括存储器120、网络设备152和定位***148）的功能性集成到单个集成设备中，而在其它实施例中，CPU 112和GPU 116经由***连接设备（诸如快速PCI或另一合适的***数据连接）而被连接到彼此。在一个实施例中，CPU 112是商业上可得到的中央处理设备，其实现诸如x86、ARM、Power或MIPS指令集族之一之类的指令集。GPU包括用于显示2D和3D图形二者的硬件和软件。在一个实施例中，处理器108执行软件驱动程序并且在GPU 116中包括硬件功能性，以通过使用例如OpenGL、OpenGL ES、Vulkan或Direct3D图形应用编程接口（API）来生成3D图形。例如，GPU 116包括一个或多个硬件执行单元，所述一个或多个硬件执行单元实现片段着色器、顶点着色器、以及可选地几何着色器、镶嵌着色器和计算着色器，用于处理和显示2D和3D图形。在操作期间，CPU 112和GPU 116执行从存储器120中检索的所存储的经编程指令140。在一个实施例中，所存储的经编程指令140包括操作***软件以及生成3D图形的一个或多个软件应用程序，包括地图和导航应用。所存储的程序指令140包括软件，所述软件控制CPU 112和GPU 116的操作以基于本文中所述的实施例来生成降水的图形描绘。
处理器108执行地图和导航程序，并且利用图形变换来生成3D图形输出，所述图形变换以直观方式描绘在车辆外部的地理区中的地图特征和天气条件（包括降水）。通过如下操作而利用软件和硬件功能性来配置处理器108：将经编程指令存储在操作地连接到处理器108的一个或多个存储器中，以及将硬件功能性操作地连接到处理器和/或其它电子、机电、或机械组件以从传感器或数据源提供数据来使得处理器能够实现以下所讨论的过程和***实施例。
存储器120包括非易失性存储器和易失性存储器二者。非易失性存储器包括固态存储器、诸如NAND闪速存储器、磁性和光学存储介质，或当车辆中信息***104被解激活或丢失电力的时候保留数据的任何其它合适的数据存储设备。易失性存储器包括静态和动态随机存取存储器（RAM），其在车辆中信息***104的操作期间存储软件和数据，包括图形数据和地图特征数据。在一些实施例中，GPU 116和CPU 112各自能够访问分离的RAM设备（例如用于CPU 112的DDR SDRAM的变体以及用于GPU 116的GDDR、HBM、或其它RAM的变体），而在其它实施例中，CPU 112和GPU 116访问共享的存储器设备。除了经编程指令140之外，存储器120存储三维虚拟环境图形数据124。图形数据124包括处理器108用来生成3D虚拟环境的三维图形的几何模型、纹理和其它数据。
车辆中信息***104包括可选的网络设备152，所述可选的网络设备152被配置成通过数据网络180而自外部计算***（诸如在线天气信息源190）发送和接收天气数据。网络设备152的示例包括有线网络适配器、诸如以太网和通用串行总线（USB）适配器，以及无线网络适配器、诸如无线广域网（WWAN）、802.11或蓝牙无线局域网（WLAN）适配器。
如图1中所描绘的，在线天气信息源190包括以通过数据网络180可被车辆中信息***104访问的方式来提供数据的任何在线服务。例如，在线信息源190包括实况天气服务，所述实况天气服务提供与车辆周围的地理区中的天气有关的信息，包括云覆盖、风、温度、降水和道路危险条件。另一在线信息源190是在线交通服务，其产生与交通量、事故和其它交通信息相关的报告。
车辆中信息***104包括操作地连接到处理器108的可选的定位***设备148。定位***的示例包括全球定位***（GPS）接收器，所述全球定位***（GPS）接收器使用一个或多个卫星导航***、对车辆中信息***104相对于固定无线传送器的位置进行标识的无线电三角测量接收器、以及惯性导航***。在操作期间，处理器108执行地图和导航软件应用，所述地图和导航软件应用从定位***148中检索位置信息以标识车辆中信息***104的地理位置并且调节虚拟环境的显示以对应于车辆中信息***104的位置。在导航应用中，处理器108标识车辆中信息***104的位置和移动，以用于生成到所选目的地的路线并且在3D虚拟环境中显示路线。
在操作期间，处理器108从多个源接收与车辆周围的环境相对应的数据。在图1的实施例中，源包括车辆传感器170、在线天气信息源190以及定位***148。处理器108间接使用某些环境数据。例如，定位***148提供关于车辆位置的数据，并且处理器108使用定位数据作为对在线信息源190的查询的部分，以例如标识在车辆周围的地理区中或沿着车辆将在未来行进所在的车辆路线的另一地理区中的天气条件和交通。
在车辆中信息***104中，显示器144是集成显示设备、诸如LCD或其它可视显示设备，其与车辆中信息***104的外壳集成，或者显示器144是外部显示设备，其通过有线或无线接口而操作地连接到车辆中信息***104以从处理器108接收输出信号来生成3D虚拟环境的显示。在其中车辆中信息***104是车辆中嵌入式计算设备的实施例中，显示器144是位于车辆控制台中的LCD或其它平坦面板显示器，或者显示器144是平视显示器（HUD）或其它投影显示器，其在车辆中的挡风玻璃或其它显示表面上显示3D虚拟环境。其它显示设备实施例包括例如立体显示器，其形成3D虚拟环境的两个不同2D图像以模拟虚拟环境的真实三维显示。
在车辆中信息***104中，车辆传感器170包括生成与车辆条件或车辆周围的环境相对应的数字数据的车辆中任何设备，处理器108使用所述数字数据来调节静态地图特征的可视描绘。在不同车辆配置中所使用的传感器的示例包括但不限于相机、光传感器、温度计、湿度计、运动传感器、速度计、距离测定传感器等等。在一些实施例中，车辆中时钟是对车辆周围的当天时间进行记录的另一传感器。在一些实施例中，当车辆处于不同的地理位置中的时候，定位***148或网络设备152接收时间数据来设置时钟，并且标识在不同时间太阳或月亮在天空中的定位。在图1的示例中，定位***148还充当传感器来指示车辆的位置、和可选地行进方向以及速度。在一些车辆中，可以从执行车辆中其它功能的子***间接提供附加的传感器数据。
用于天气效果的3D粒子***的高效渲染的方法
在以下描述用于渲染对降水或其它类似天气效果进行描绘的3D粒子***的各种方法和过程。在方法的描述中，方法正执行某个任务或功能的陈述是指控制器或通用处理器执行在***作地连接到控制器或处理器的非暂时性计算机可读存储介质中所存储的经编程指令，以操纵数据或操作车辆中信息***104中的一个或多个组件来执行该任务或功能。特别地，上文的处理器108、CPU 112和/或GPU 116可以是这样的控制器或处理器，并且所执行的程序指令可以是被存储在存储器120中的经编程指令140。另外，方法的步骤可以按任何可行的时间次序来被执行，而无论图中所示的次序或用来描述步骤的次序如何。
图2示出了用于以计算上高效的方式来在3D虚拟环境中渲染对降水或其它类似天气效果进行描绘的3D粒子***的方法200。特别地，在被应用到以上所讨论的映射和导航应用时，方法200生成3D虚拟环境的图形显示，包括反映在车辆周围的现实世界地理位置中的当前天气条件的降水的表示。方法200通过如下操作而改进车辆中信息***104的运转：使得处理器108能够执行一组特定的规则，以在3D虚拟环境中高效地渲染对降水或其它类似天气效果进行描绘的3D粒子***。另外，方法200足够高效以被使用在具有相对受限的处理能力的嵌入式设备和移动设备上。
如本文中所使用的，术语“降水”是指雨、细雨、冻雨、雪、雨夹雪、冰雹等等，以及指前述天气条件的任何混合。在被应用到降水时，3D粒子***的“粒子”可以描绘雪花、雪粒、雪丸、雨滴、冻雨滴、冰丸等等。然而，方法200可适用于可被描绘为3D粒子***的任何其它天气条件，诸如沙暴、雾、风、***、飓风、火、火花等等。
方法200开始于如下步骤：接收3D虚拟环境中的第一相机定位以及3D虚拟环境中的第一查看方向（框210）。特别地，关于本文中详细描述的实施例，处理器108被配置成接收3D虚拟环境中的虚拟相机的当前相机定位以及当前查看方向。在一些实施例中，处理器108此外被配置成接收3D虚拟环境中的虚拟相机的当前查看范围和/或当前查看角。相机定位、查看方向、查看范围、和查看角各自是虚拟相机的参数，并且限定3D虚拟环境的视图和/或视角，所述3D虚拟环境将被处理器108渲染并且被显示在显示器144上以在对地理区进行可视化方面辅助用户。至少一个实施例，处理器108被配置成从存储器120中读取虚拟相机的参数，但是还可以从某个其它***或处理器接收它们。在一些实施例中，处理器108被配置成基于由定位***148所指示的车辆和/或车辆中信息***104的移动的定位和/或方向来自动地调节虚拟相机的参数。此外，在一些实施例中，处理器108被配置成基于来自用户（诸如来自触摸屏、按钮、旋钮、或车辆中信息***104的其它输入设备）的输入而调节虚拟相机的参数。在一些实施例中，处理器108被配置成接收关于3D虚拟环境的附加信息，包括针对3D虚拟环境中的对象的网格数据、道路和导航信息、关于3D虚拟环境的地平面或表面的信息、以及重力方向，所述附加信息用于渲染3D虚拟环境的特征。
如本文中所使用的，虚拟相机的“相机定位”（其还可以被称为视场的“定位”或“原点”）是指从该处渲染3D虚拟环境视图的3D虚拟环境中的定位。相机定位可以被定义为3D虚拟环境内的一组坐标，例如（Xcam,Ycam,Zcam），或以任何其它合适的方式来定义。在一些实施例中，相机定位可以经受某些边界约束，诸如在3D虚拟环境的地平面以上，或在离定位***148所指示的车辆和/或车辆中信息***104的定位的预定距离内。
如本文中所使用的，虚拟相机的“查看方向”（其还可以被称为视场的“方向”）是指自相机定位的方向，在所述方向上渲染3D虚拟环境视图。查看角可以被定义为自相机定位延伸的方向向量，例如<Xview,Yview,Zview>，或以任何其它合适的方式来定义。
如本文中所使用的，虚拟相机的“查看角”（其还可以被称为视场的“角”）是指相对于3D虚拟环境的地平面的角，根据所述角来渲染3D虚拟环境视图。查看角一般是相机定位和查看方向的函数。在一个示例中，可以关于在垂直顶视图和平行水平视图之间所限定的角的范围来限定查看角。垂直顶视图是这样的视图：在该视图中查看方向从相机定位直接指向下并且与3D虚拟环境的地平面垂直。平行水平视图是这样的视图：在该视图中查看方向与3D虚拟环境的地平面平行地指向。然而，查看角可以用任何其它合适的方式来被限定。
如本文中所使用的，虚拟相机的“查看范围”（其还可以被称为视场的“范围”或“宽度”）是指3D虚拟环境的视场的宽度，或可替换地是指相机定位离3D虚拟环境视图中的对象和/或地平面的距离。查看范围一般是相机定位和查看方向的函数。通常，随着查看范围增大，在3D虚拟环境视图中表示地理区的更大一部分。
方法200以如下步骤继续：接收天气数据，所述天气数据包括与第一地理区对应的第一降水信息，所述第一地理区对应于3D虚拟环境中的第一相机定位（框220）。特别地，处理器108被配置成操作网络设备152以经由数据网络180来从一个或多个在线天气信息源190接收和/或检索天气数据，所述一个或多个在线天气信息源190对应于相机定位的地理区。天气数据至少包括降水信息，所述降水信息指示例如是否正在降水，以及如果是这样则指示降水类型（例如雨、雪、雨夹雪等等）以及降水强度（例如轻度、中度、或重度）。在一些实施例中，天气数据此外包括风信息，所述风信息指示例如风速和风向。
方法200以如下步骤继续：在第一定位处限定设界几何结构，所述第一定位是离第一相机定位在第一查看方向上的第一距离，设界几何结构被定尺寸使得覆盖自第一相机定位在第一查看方向上的视场（框230）。特别地，处理器108被配置成在如下定位处限定设界几何结构：所述定位是离当前相机定位在当前查看方向上的预定义距离。处理器108被配置成限定具有如下尺寸的设界几何结构：所述尺寸被配置成覆盖和/或涵盖自当前相机定位在当前查看方向上的视场。图3示出了相对于虚拟相机304所限定的示例性的设界几何结构302。设界几何结构302被定位在定位306处，所述定位306是离虚拟相机304的定位在查看方向308上的距离L。如所示出的，设界几何结构302包括球体，所述球体具有比距离L处的虚拟相机304的视场310的宽度更大的直径D。以此方式，设界几何结构302被限定在虚拟相机前方并且被定尺寸使得它涵盖虚拟相机304的视场310。在其它实施例中，可以使用除了球体之外的合适设界几何结构。
在一些实施例中，处理器108被配置成基于当前查看方向、当前查看角和/或当前查看范围、基于预定义的函数来周期性地或连续地调节设界几何结构的预定义距离（例如距离L）和/或尺寸（例如球形设界几何结构302的直径D），以便使设界几何结构302的可见度最大化到虚拟相机304。例如，处理器108可以被配置成当相机被配置成提供一区的概览（即缩小）的时候将设界几何结构的预定义的距离和/或尺寸调节得如与当相机被配置成提供小区域的特写视图（即放大）的时候相比更大。以此方式，当相机缩小的时候，3D粒子***将会看似更远离，并且当相机放大的时候，3D粒子***将会看似更近。
返回到图2，方法200以如下步骤继续：在3D虚拟环境中渲染3D粒子***，所述3D粒子***仅仅在设界几何结构内描绘降水，3D粒子***具有取决于第一降水信息的特征（框240）。特别地，处理器108或更特别地GPU 116被配置成在3D虚拟环境中渲染3D粒子***，所述3D粒子***仅仅在所限定的设界几何结构内描绘降水。在至少一个实施例中，处理器108被配置成仅仅在降水信息指示在相机定位周围的地理区中存在降水的情况下渲染3D粒子***。在一个实施例中，处理器108被配置成通过如下操作来渲染3D粒子***：利用基于降水信息所指示的降水强度的粒子密度来随机地在设界几何结构内大量产生粒子。在至少一个实施例中，处理器108此外被配置成附加地渲染3D虚拟环境的特征，诸如道路、建筑物、地标等等。
图4示出了仅仅在所限定的设界几何结构302内的3D粒子***312的示例性渲染。如可见的，设界几何结构302是用于通过缩减必须执行的渲染的量来优化3D粒子模拟的高效方式。
此外，处理器108被配置成渲染3D粒子***，所述3D粒子***具有取决于所接收的天气数据的降水信息的特征。在一个实施例中，处理器108被配置成取决于降水信息所指示的降水的类型而不同地渲染3D粒子***的粒子的（i）形状、（ii）颜色和（iii）不透明度中的至少一个。例如，如果降水信息指示在相机定位周围的地理区中正在下雪，则处理器108可以被配置成将3D粒子***的粒子渲染为不透明的白雪花形状。类似地，如果降水信息指示在相机定位周围的地理区中正在下雨，则处理器108可以被配置成将3D粒子***的粒子渲染为半透明的蓝雨滴形状。
在一个实施例中，处理器108被配置成取决于降水信息所指示的降水类型和/或降水强度而不同地渲染（i）3D粒子***的粒子大小和（ii）3D粒子***的粒子密度中的至少一个。例如，与当降水信息指示在相机定位周围的地理区中正在下雨夹雪的时候相比，如果降水信息指示了在相机定位周围的地理区中正在下冰雹，则处理器108可以被配置成利用相对更大的粒子大小来渲染3D粒子***的粒子。类似地，与当降水信息指示降水强度为轻度时相比，如果降水信息指示了降水强度为重度，则处理器108可以被配置成在3D粒子***中渲染更多的粒子。
在一个实施例中，处理器108被配置成基于由风信息所指示的风速和风向中的至少一个、以及3D虚拟环境的重力方向来渲染3D粒子***的粒子的运动。在一些实施例中，风对粒子的影响可以取决于降水信息所指示的降水的类型（例如，与雨滴相比，雪花更受风影响）。
图5示出了方法300，其是方法200的继续，用于在相机定位或查看方向改变时更新3D粒子***。方法300通过如下操作而改进车辆中信息***104的运转：使得处理器108能够执行一组特定的规则，以在相机定位或查看方向改变时高效地更新虚拟环境中的对降水或其它类似天气效果进行描绘的3D粒子***。
方法300开始于如下步骤：接收3D虚拟环境中的第二相机定位以及3D虚拟环境中的第二查看方向（框250）。特别地，关于本文中详细描述的实施例，处理器108被配置成接收3D虚拟环境的虚拟相机的经更新的当前相机定位以及经更新的当前查看方向。在一些实施例中，处理器108此外被配置成接收3D虚拟环境的虚拟相机的经更新的当前查看范围和/或经更新的当前查看角。
方法300以如下步骤继续：将设界几何结构移动到第二定位，所述第二定位是离第二相机定位在第二查看方向上的第一距离（框260）。特别地，处理器108被配置成将设界几何结构的定位移动和/或重限定到经更新的定位，所述经更新的定位是离经更新的当前相机定位在经更新的当前查看方向上的预定义的距离（例如距离L）。图6示出了原始设界几何结构302的示例性移动和/或重限定。特别地，如所示出的，虚拟相机304被移动到新定位并且具有类似的查看方向308’并且在新定位处被标注为304’。设界几何结构302被移动和/或重限定到新定位306’，并且在新定位306’处被标注为302’。如可见的，设界几何结构302基本上被附连到虚拟相机304的前端，使得内部渲染的3D粒子***总是可见。
返回到图5，方法300以如下步骤继续：更新对降水进行描绘的3D粒子***的渲染，使得3D粒子***的粒子仅仅在经移动的设界几何结构内被渲染（框270）。特别地，处理器108被配置成更新对降水进行描绘的3D粒子***的渲染，使得3D粒子***的粒子仅仅在经移动的设界几何结构内被渲染。在至少一个实施例中，处理器108被配置成通过如下操作来更新渲染：移除3D粒子***的在旧定位处的设界几何结构内但是在设界几何结构被移动到新定位之后在设界几何结构外部的粒子。此外，处理器108被配置成通过如下操作来更新渲染：在设界几何结构被移动到新定位之后处于设界几何结构内但是在旧定位处的设界几何结构外部的定位处，利用基于所期望的降水强度的密度来随机地大量产生3D粒子***的新粒子。最后，处理器108被配置成继续渲染3D粒子***的在旧定位处的设界几何结构内并且在设界几何结构被移动到新定位之后保持在设界几何结构内的粒子。在一些实施例中，被移除的粒子可以被循环回收以再次使用。例如，由于生成并然后移除单独的粒子通常在计算上是昂贵的，所以处理器108可以被配置成生成预定义数目的粒子，并且当它们在设界几何结构302内的时候将它们标注为活的，或当它们在设界几何结构302外部的时候将它们标注为死的。被标注为死的粒子可以用于在新的几何结构中“创建”新粒子。
图6示出了在设界几何结构302被移动到新定位306’之后的示例性的经更新的3D粒子***312’。特别地，如可见的，在区A中随机地大量产生新粒子，所述区A在新设界几何结构302’内但是不在旧设界几何结构302内。类似地，从区B移除粒子，所述区B在旧设界几何结构302内但是不在新设界几何结构302’内。最后，在新设界几何结构302’和旧设界几何结构302二者内的区C中的粒子不受影响并且继续被渲染。
虽然已经在附图和前述描述中详细图示和描述了本公开内容，但是所述本公开内容应当被视为是说明性的而不是在特性方面是限制性的。理解到，已经呈现了仅仅优选的实施例，并且期望保护在本公开内容的精神内的所有改变、修改和另外的应用。

Claims (18)

1.一种用于生成三维（3D）虚拟环境的图形的方法，包括：
利用处理器来接收3D虚拟环境中的第一相机定位以及3D虚拟环境中的第一查看方向；
利用处理器来接收天气数据，所述天气数据包括与第一地理区对应的第一降水信息，所述第一地理区对应于3D虚拟环境中的第一相机定位；
利用处理器来在第一定位处限定设界几何结构，所述第一定位是离第一相机定位在第一查看方向上的第一距离，设界几何结构被定尺寸使得覆盖自第一相机定位在第一查看方向上的视场；以及
利用处理器来在3D虚拟环境中渲染3D粒子***，所述3D粒子***仅仅在设界几何结构内描绘降水，3D粒子***具有取决于第一降水信息的特征。
2.根据权利要求1所述的方法，此外包括：
利用处理器来接收3D虚拟环境中的第二相机定位以及3D虚拟环境中的第二查看方向；
利用处理器将设界几何结构移动到第二定位，所述第二定位是离第二相机定位在第二查看方向上的第一距离；以及
利用处理器来更新对降水进行描绘的3D粒子***的渲染，使得3D粒子***的粒子仅仅在经移动的设界几何结构内被渲染。
3.根据权利要求2所述的方法，更新3D粒子***的渲染包括：
移除3D粒子***的在第一定位处的设界几何结构内但是在设界几何结构被移动到第二定位之后在设界几何结构外部的粒子；
继续渲染3D粒子***的在第一定位处的设界几何结构内并且在设界几何结构被移动到第二定位之后保持在设界几何结构内的粒子；以及
在设界几何结构被移动到第二定位之后处于设界几何结构内但是在第一定位处的设界几何结构外部的定位处大量产生3D粒子***的新粒子。
4.根据权利要求1所述的方法，渲染3D粒子***此外包括：
基于第一降水信息所指示的降水的类型来渲染3D粒子***的粒子的（i）形状、（ii）颜色和（iii）不透明度中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的方法，渲染3D粒子***此外包括：
基于由第一降水信息所指示的降水强度来渲染（i）3D粒子***的粒子大小和（ii）3D粒子***的粒子密度中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的方法，限定设界几何结构此外包括：
将设界几何结构限定为以第一定位为中心的球体，所述球体具有如下直径：所述直径被配置成覆盖自第一相机定位在第一查看方向上的视场。
7.根据权利要求1所述的方法，此外包括：
利用处理器来接收查看范围和查看角中的至少一个；以及
利用处理器基于查看范围和查看角中的至少一个来调节设界几何结构的第一距离和尺寸中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的方法，其中天气数据包括风信息，渲染3D粒子***此外包括：
基于由风信息所指示的风速和风向中的至少一个来渲染3D粒子***的粒子的运动。
9.根据权利要求1所述的方法，其中3D粒子***的粒子被配置成描绘雪花。
10.一种用于生成三维（3D）虚拟环境的图形的***，包括：
显示设备，所述显示设备被配置成显示3D虚拟环境的图形；
联网设备；
存储器，所述存储器被配置成存储经编程指令；以及
操作地连接到显示设备、无线联网设备和存储器的处理器，处理器被配置成执行经编程指令以：
接收3D虚拟环境中的第一相机定位以及3D虚拟环境中的第一查看方向；
经由联网设备来接收天气数据，所述天气数据包括与第一地理区对应的第一降水信息，所述第一地理区对应于3D虚拟环境中的第一相机定位；
在第一定位处限定设界几何结构，所述第一定位是离第一相机定位在第一查看方向上的第一距离，设界几何结构被定尺寸使得覆盖自第一相机定位在第一查看方向上的视场；以及
在3D虚拟环境中渲染3D粒子***，所述3D粒子***仅仅在设界几何结构内描绘降水，3D粒子***具有取决于第一降水信息的特征。
11.根据权利要求10所述的***，处理器此外被配置成执行经编程指令以：
接收3D虚拟环境中的第二相机定位以及3D虚拟环境中的第二查看方向；
将设界几何结构移动到第二定位，所述第二定位是离第二相机定位在第二查看方向上的第一距离；以及
更新对降水进行描绘的3D粒子***的渲染，使得3D粒子***的粒子仅仅在经移动的设界几何结构内被渲染。
12.根据权利要求11所述的***，处理器此外被配置成执行经编程指令以：
移除3D粒子***的在第一定位处的设界几何结构内但是在设界几何结构被移动到第二定位之后在设界几何结构外部的粒子；
继续渲染3D粒子***的在第一定位处的设界几何结构内并且在设界几何结构被移动到第二定位之后保持在设界几何结构内的粒子；以及
在设界几何结构被移动到第二定位之后处于设界几何结构内但是在第一定位处的设界几何结构外部的定位处大量产生3D粒子***的新粒子。
13.根据权利要求10所述的***，处理器此外被配置成执行经编程指令以：
基于第一降水信息所指示的降水的类型来渲染3D粒子***的粒子的（i）形状、（ii）颜色和（iii）不透明度中的至少一个。
14.根据权利要求10所述的***，处理器此外被配置成执行经编程指令以：
基于由第一降水信息所指示的降水强度来渲染（i）3D粒子***的粒子大小和（ii）3D粒子***的粒子密度中的至少一个。
15.根据权利要求10所述的***，处理器此外被配置成执行经编程指令以：
将设界几何结构限定为以第一定位为中心的球体，所述球体具有如下直径：所述直径被配置成覆盖自第一相机定位在第一查看方向上的视场。
16.根据权利要求10所述的***，处理器此外被配置成执行经编程指令以：
接收查看范围和查看角中的至少一个；以及
基于查看范围和查看角中的至少一个来调节设界几何结构的第一距离和尺寸中的至少一个。
17.根据权利要求10所述的***，处理器此外被配置成执行经编程指令以：
基于由风信息所指示的风速和风向中的至少一个来渲染3D粒子***的粒子的运动。
18.根据权利要求10所述的***，其中3D粒子***的粒子被配置成描绘雪花。
CN201910238125.0A 2018-03-28 2019-03-27 用于天气效果的3d粒子***的高效渲染的方法和*** Active CN110335336B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/938,526 US11373356B2 (en) 2018-03-28 2018-03-28 Method and system for efficient rendering of 3D particle systems for weather effects
US15/938526 2018-03-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110335336A true CN110335336A (zh) 2019-10-15
CN110335336B CN110335336B (zh) 2024-06-18

Family

ID=67909872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910238125.0A Active CN110335336B (zh) 2018-03-28 2019-03-27 用于天气效果的3d粒子***的高效渲染的方法和***

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11373356B2 (zh)
JP (1) JP7412086B2 (zh)
CN (1) CN110335336B (zh)
DE (1) DE102019204248A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112815958A (zh) * 2021-01-07 2021-05-18 腾讯科技（深圳）有限公司 一种导航对象显示方法、装置、设备及存储介质

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10901119B2 (en) * 2018-03-28 2021-01-26 Robert Bosch Gmbh Method and system for efficient rendering of accumulated precipitation for weather effects
US11470017B2 (en) * 2019-07-30 2022-10-11 At&T Intellectual Property I, L.P. Immersive reality component management via a reduced competition core network component
CN112116689B (zh) * 2020-09-22 2024-05-14 威创集团股份有限公司 一种实时雨雪特效渲染方法和装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060253246A1 (en) * 2005-04-18 2006-11-09 Cera Christopher D Data-driven combined traffic/weather views
US20080068386A1 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Microsoft Corporation Real-Time Rendering of Realistic Rain
CN104867181A (zh) * 2015-06-01 2015-08-26 华风气象传媒集团有限责任公司 气象元素在三维地球模型的快速显示和绘制方法
CN105247575A (zh) * 2013-03-15 2016-01-13 谷歌公司 用于在三维场景上叠加二维地图数据的***和方法
CN107155342A (zh) * 2012-06-05 2017-09-12 苹果公司 用于3d地图的虚拟相机

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5469535A (en) 1992-05-04 1995-11-21 Midway Manufacturing Company Three-dimensional, texture mapping display system
US5831614A (en) * 1996-07-01 1998-11-03 Sun Microsystems, Inc. X-Y viewport scroll using location of display with respect to a point
US6266063B1 (en) 1997-10-20 2001-07-24 Baron Services, Inc. Real-time three-dimensional weather display method and weathercast system
WO1999063489A1 (en) 1998-06-05 1999-12-09 Evans & Sutherland Computer Corporation Method and system for antialiased procedural solid texturing
US6788304B1 (en) 1998-06-11 2004-09-07 Evans & Sutherland Computer Corporation Method and system for antialiased procedural solid texturing
US6268861B1 (en) 1998-08-25 2001-07-31 Silicon Graphics, Incorporated Volumetric three-dimensional fog rendering technique
JP2001334071A (ja) * 2000-03-21 2001-12-04 Sony Computer Entertainment Inc エンタテインメント装置、記憶媒体およびオブジェクト表示方法
JP4443716B2 (ja) * 2000-03-29 2010-03-31 株式会社バンダイナムコゲームス ゲーム装置、および、情報記憶媒体
JP3428562B2 (ja) 2000-04-25 2003-07-22 株式会社スクウェア オブジェクトの動きを処理する方法および記録媒体、並びに、ゲーム装置
JP3706545B2 (ja) * 2001-02-23 2005-10-12 コナミ株式会社 画像の生成方法及びそれに用いるプログラム
US6961061B1 (en) 2002-04-19 2005-11-01 Weather Central, Inc. Forecast weather video presentation system and method
JP4096622B2 (ja) * 2002-05-21 2008-06-04 株式会社セガ 画像処理方法及び装置、並びにプログラム及び記録媒体
US7724258B2 (en) 2004-06-30 2010-05-25 Purdue Research Foundation Computer modeling and animation of natural phenomena
JP3881363B1 (ja) * 2005-09-22 2007-02-14 株式会社コナミデジタルエンタテインメント ゲーム装置、ゲーム装置の制御方法及びプログラム
DE102006062061B4 (de) 2006-12-29 2010-06-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung, Verfahren und Computerprogramm zum Bestimmen einer Position basierend auf einem Kamerabild von einer Kamera
US20090040220A1 (en) 2007-02-05 2009-02-12 Jonathan Gibbs Hybrid volume rendering in computer implemented animation
US8209635B2 (en) * 2007-12-20 2012-06-26 Sony Mobile Communications Ab System and method for dynamically changing a display
AU2009238631B2 (en) * 2008-04-14 2014-10-30 Google Llc Panning using virtual surfaces
US20130083060A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 Richard James Lawson Layers of a User Interface based on Contextual Information
US20150040073A1 (en) * 2012-09-24 2015-02-05 Google Inc. Zoom, Rotate, and Translate or Pan In A Single Gesture
WO2014152339A1 (en) 2013-03-14 2014-09-25 Robert Bosch Gmbh Time and environment aware graphical displays for driver information and driver assistance systems
US11439473B2 (en) * 2015-10-09 2022-09-13 Sony Corporation Surgical control apparatus, surgical control method, and program
CN105869214A (zh) 2015-11-26 2016-08-17 乐视致新电子科技（天津）有限公司 一种基于虚拟现实设备的视锥体裁剪方法及装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060253246A1 (en) * 2005-04-18 2006-11-09 Cera Christopher D Data-driven combined traffic/weather views
US20080068386A1 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Microsoft Corporation Real-Time Rendering of Realistic Rain
CN107155342A (zh) * 2012-06-05 2017-09-12 苹果公司 用于3d地图的虚拟相机
CN105247575A (zh) * 2013-03-15 2016-01-13 谷歌公司 用于在三维场景上叠加二维地图数据的***和方法
CN104867181A (zh) * 2015-06-01 2015-08-26 华风气象传媒集团有限责任公司 气象元素在三维地球模型的快速显示和绘制方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112815958A (zh) * 2021-01-07 2021-05-18 腾讯科技（深圳）有限公司 一种导航对象显示方法、装置、设备及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
US11373356B2 (en) 2022-06-28
JP7412086B2 (ja) 2024-01-12
US20190304158A1 (en) 2019-10-03
CN110335336B (zh) 2024-06-18
JP2019175458A (ja) 2019-10-10
DE102019204248A1 (de) 2019-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110335336A (zh) 用于天气效果的3d粒子***的高效渲染的方法和***
US10535180B2 (en) Method and system for efficient rendering of cloud weather effect graphics in three-dimensional maps
EP2972095B1 (en) System and method for context dependent level of detail adjustment for navigation maps and systems
EP2973419B1 (en) Time and environment aware graphical displays for driver information and driver assistance systems
CN108463837B (zh) 用于渲染多个细节等级的***和方法
CN108475497B (zh) 用于渲染多个细节等级的***和方法
US9528845B2 (en) Occlusion-reduced 3D routing for 3D city maps
US20170309064A1 (en) System and method for generation of shadow effects in three-dimensional graphics
JP6149676B2 (ja) 画像処理装置、画像処理方法、及び、プログラム
CN110073416B (zh) 用于三维虚拟环境的街道网络内的程序生成建筑物图形的***和方法
CN110322543A (zh) 用于天气效果的累积降水的高效渲染的方法和***
US9196088B2 (en) System and method for classification of three-dimensional models in a virtual environment
WO2014199859A1 (ja) ３次元地図表示システム
US20190011281A1 (en) System and Method for Providing Multimodal Visual Time Aware Graphical Displays
CN115888084A (zh) 特效展示方法、装置、电子设备及存储介质
CN107031399A (zh) 用于生成动态用户界面效果的方法和***
JP2017161238A (ja) 地図画面表示装置および地図画面表示方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant