博微三维技术篇【四】——大规模、高精度三维场景渲染

三维场景渲染技术

三维场景渲染是计算机从三维场景内获取模型、材质和光照等基本信息并通过复杂计算输出真实感高图像的过程。三维场景渲染是三维图形平台内最重要的模块之一，主要负责对图形的组织、管理与显示，实际上是三维真实感图形的再现过程，具体表现在光线处理、纹理处理和图形显示处理。在许多应用领域对场景的实时性有较高的要求，如果三维场景显示达不到一定的显示速率，就会丧失实际应用的价值，如在设计过程中，输入的基本信息无法在视图内实时展现，则无法满足后续计算、仿真的要求。

D3Station平台图形渲染引擎面向大规模、高精度的三维场景工程，基于LOD、图形多层渲染、渲染场景管理、GPU加速等核心算法，不仅能够为平台内的模型提供基础渲染、模型管理、贴图管理和着色器管理等功能，也能在渲染期间实时记录场景内光源信息，动态生成对应的模型阴影，实现对大规模场景的快速展现，并可输出高精度的渲染图像，满足三维设计过程中实时展现的要求。

依托技术优势助力痛点解决

三维场景渲染属于计算机图形学研究内容，其难点在于如何在计算机中表达图形，以及利用计算机进行图形的计算、处理和显示的相关原理与算法。而在三维设计和建模过程中，由于设计和建模的内容往往不受限制，用户必然会输出较多的模型数据，在此过程中基于展现的需要，对渲染技术的要求会大大提升。

D3Station平台攻关图形渲染的核心技术，为三维设计和建模提供了高性能的实时渲染引擎，引擎内置了材质、纹理、光照、阴影等组件，同时还拥有对三维场景展现优化的模块，重点解决了大规模和高精度三维场景的展现及应用痛点，并取得相关发明专利，实现了百万级构件，亿级三角面片的三维场景流畅显示和操作，使平台具备了高质量的模型展现能力和高效的渲染能力。

核心优势一：高精度展现效果

D3Station平台自主研发图形渲染引擎，通过对材质、光源、纹理、阴影等模块内参数设置，控制场景内模型展现效果，优化曲面、弧、相交面等展现精度，多个组件相互作用，实现高精度的模型展现。

01材质

平台内置丰富的材质库，包含41类、1000多种材质，覆盖电力、建筑、园区、市政等常用材质外观，满足三维场景展示需求。

02光源

平台支持设置点光源、平行光和环境光，并可调整光源位置、光照亮度、镜面反射等参数，展现不同环境下的模型效果，适应户内外模型渲染要求。

03渲染样式

平台支持三维场景内模型线框、可视边、着色、材质等多样化的渲染样式，满足模型设计过程中不同场景的样式展现需要。

◆渲染样式

04优化精度展现

平台对曲线、曲面、弧及相交面的模型精度进行了优化，可精细展现此类模型的细节构造。

◆优化精度展现

05天空盒

平台内置天空盒（Skybox）环境渲染控件，可实时展现天空和周边环境，增强三维场景现实感，提高三维场景拟真效果。

天空盒（Skybox）

核心优势二：高性能优化

D3Station平台依托LOD发明专利技术（专利号：202011384479.5），实现LOD模型、LOD参数自动高效切换，有效实现三维模型渲染效果与性能之间的平衡；基于多层渲染技术及高效的三维渲染场景管理算法（专利号：202111304819.3），实现平台设计模型的流畅操作，并自动针对各种硬件配置进行算法优化，在大场景低配置情况下对渲染性能进行加速，小场景高配置情况下优先保障显示效果。

LOD发明专利&渲染场景优化发明专利

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