一种基于顶点优化的VR优化渲染方法

本发明涉及了一种vr优化渲染方法，涉及unity模型开发领域，具体涉及一种基于顶点优化的vr优化渲染方法。

背景技术：

1、unity引擎是一款广泛用于游戏开发和虚拟现实vr应用程序开发的跨平台游戏引擎。它提供了从物理模拟、图形渲染到脚本编程等一系列功能，帮助开发者创建高质量的游戏和应用程序。

2、顶点数量过多的3d模型在渲染时会消耗更多的计算资源。每个顶点都需要进行位置、光照、纹理等计算，因此顶点数量增加会直接导致渲染时间的延长，影响应用程序的帧率，进而降低用户体验。

3、在实时应用如游戏和虚拟现实vr中，高顶点数量的模型可能会超出硬件的处理能力，导致画面卡顿、延迟甚至崩溃。这对于需要快速响应和流畅体验的应用来说是不可接受的。顶点数量多的模型意味着需要存储更多的数据。这不仅会增加文件的大小，还会对存储设备的容量提出更高的要求。在移动设备和网络传输中，大文件会占用更多的带宽和存储空间，不利于应用的分发和使用。

4、在unity中，模型顶点的性能优化是一个重要且复杂的任务。由于unity中对模型有极高的要求，因此优化性能以提升帧率、减少延迟和改善用户体验变得尤为重要。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的问题，本发明所提供一种基于顶点优化的vr优化渲染方法。本发明通过综合运用多种优化策略，旨在提升应用的渲染效率、减少资源消耗、加快交互响应速度，从而为用户带来更加流畅和逼真的体验。

2、本发明采用的技术方案是：

3、本发明的基于顶点优化的vr优化渲染方法，包括：

4、s1：将待优化渲染的场景构建为三维模型，然后使用模型顶点优化方法对待优化渲染的场景的三维模型进行顶点优化处理后获得优化三维模型。

5、s2：将待优化渲染的场景的三维模型进行顶点共享处理后获得共享三维模型。

6、s3：将优化三维模型和共享三维模型的顶点信息通过嵌入unity引擎中的顶点缓冲区对象vbo(vertex buffer object)存储至中央处理器cpu(central processing unit)中，然后再传输至图形处理单元gpu(graphics processing unit)中，获得优化渲染后的虚拟现实vr(virtual reality)内容，最终实现虚拟现实vr内容的优化渲染。

7、所述的步骤s1中，使用模型顶点优化方法对待优化渲染的场景的三维模型进行顶点优化处理，首先通过三维模型的几何数据建立四叉树/八叉树数据结构从而获得三维模型中每条边的坍塌值，三维模型的几何数据为stl(stereolithography)等数据格式；然后通过预设网格步长对三维模型的网格进行层次细分，获得细化后的三维模型，然后将细化后的三维模型中坍塌值小于预设坍塌阈值的边进行折叠，并更新被折叠的边的相邻的三角形面片，最终获得优化三维模型。坍塌值表征合并该边对模型形状的影响程度，坍塌值的计算可能涉及顶点的局部几何特征(如曲率、法向量等)以及与其他顶点的关系。

8、模型顶点优化方法可以减少顶点处理的负载，旨在显著提升三维模型的渲染效率与性能，通过实施精细化的顶点数量缩减策略，有效减轻图形处理单元gpu及中央处理单元cpu在复杂场景中的处理负担。这一过程不仅对于实时渲染应用(如游戏开发、虚拟现实体验)至关重要，也是优化数字内容生产流程、确保高质量视觉体验与流畅交互性的关键步骤。模型顶点优化方法能够深入分析三维模型的几何结构，智能识别并剔除那些对整体视觉效果影响甚微的微小细节，从而在保持模型核心特征与视觉连续性的同时，大幅度减少顶点总数。

9、在完成模型顶点优化后，使用如nvidia的nsight graphics专业的图形性能分析工具评估其在不同硬件配置下的渲染效率与视觉质量。可基于评估结果，进行必要的迭代优化，直至达到既定的性能目标与视觉标准。模型顶点优化可以显著降低渲染时的顶点处理负载，提高渲染速度，但需注意平衡压缩比和模型质量，避免过度压缩导致模型失真。

10、所述的细化后的三维模型中，将坍塌值小于预设坍塌阈值的边折叠后，被折叠的边的两顶点合并为一个顶点，从而对被折叠的边的相邻的三角形面片进行更新，具体为将选定的边的一个顶点u1折叠到另一个顶点u2，即将u1点删除，并将其所有相邻的边和三角形面片重新连接到u2点，u2点作为新的v点。

11、所述的步骤s2中，使用三维建模软件或网格优化工具自动识别和合并待优化渲染的场景的三维模型中可共享的顶点，从而获得共享三维模型。

12、网格优化工具如blender的decimate修改器、maya的reduce命令等，这些工具通常通过分析网格的几何结构和纹理映射来识别冗余顶点，并合并它们以减少顶点总数。

13、顶点共享的主要目的是通过减少模型中不必要的顶点数量来优化渲染性能。在三维建模中，许多模型的表面特征可能包含大量重复的几何形状或纹理映射区域，这些区域在渲染时可以通过共享顶点来减少处理负担。

14、图形处理单元gpu在渲染时需要处理的顶点数据减少，从而提高了渲染效率。顶点数据的减少也意味着在gpu和中央处理单元cpu内存中占用的空间减少，这对于资源受限的设备尤为重要。在实时应用(如游戏和vr)中，顶点共享有助于减少渲染延迟，提供更流畅的交互体验。

15、所述的步骤s3中，unity引擎中嵌入了顶点缓冲区对象vbo，通过顶点缓冲区对象vbo进行图形硬件加速处理，从而将将优化三维模型和共享三维模型的顶点信息存储至中央处理器cpu中。

16、顶点缓冲区对象vbo是一种图形硬件加速技术，用于将顶点数据存储在图形处理单元gpu的内存中，以减少中央处理单元cpu和图形处理单元gpu之间的数据传输次数。这有助于提高渲染效率，因为数据传输是渲染过程中的一个主要瓶颈。将减少顶点处理负载后的模型和顶点共享的模型使用顶点缓冲区对象技术进行传输。

17、在unity引擎中，首先需要准备要渲染的模型的顶点数据，包括位置、颜色、纹理坐标等。这些数据通常来自3d建模软件导出的模型文件。在unity引擎中导入模型时，需确保启用了“optimize mesh data”选项，这有助于unity引擎在导入过程中自动优化网格数据。

18、本发明的有益效果是：

19、本发明的有益效果在于通过优化顶点处理和利用顶点缓冲区对象等技术手段，显著提升了三维渲染的性能和资源利用效率，为用户带来了更加优质和丰富的体验。

技术特征：

1.一种基于顶点优化的vr优化渲染方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于顶点优化的vr优化渲染方法，其特征在于：所述的步骤s1中，使用模型顶点优化方法对待优化渲染的场景的三维模型进行顶点优化处理，首先通过三维模型的几何数据建立四叉树/八叉树数据结构从而获得三维模型中每条边的坍塌值；然后通过预设网格步长对三维模型的网格进行层次细分，获得细化后的三维模型，然后将细化后的三维模型中坍塌值小于预设坍塌阈值的边进行折叠，并更新被折叠的边的相邻的三角形面片，最终获得优化三维模型。

3.根据权利要求2所述的基于顶点优化的vr优化渲染方法，其特征在于：所述的细化后的三维模型中，将坍塌值小于预设坍塌阈值的边折叠后，被折叠的边的两顶点合并为一个顶点，从而对被折叠的边的相邻的三角形面片进行更新。

4.根据权利要求1所述的基于顶点优化的vr优化渲染方法，其特征在于：所述的步骤s2中，使用三维建模软件或网格优化工具自动识别和合并待优化渲染的场景的三维模型中可共享的顶点，从而获得共享三维模型。

5.根据权利要求1所述的基于顶点优化的vr优化渲染方法，其特征在于：所述的步骤s3中，unity引擎中嵌入了顶点缓冲区对象vbo，通过顶点缓冲区对象vbo进行图形硬件加速处理，从而将将优化三维模型和共享三维模型的顶点信息存储至中央处理器cpu中。

技术总结本发明公开了一种基于顶点优化的VR优化渲染方法。方法包括：将待优化渲染的场景构建为三维模型，然后使用模型顶点优化方法进行顶点优化处理后获得优化三维模型；将待优化渲染的场景的三维模型进行顶点共享处理后获得共享三维模型；将优化三维模型和共享三维模型的顶点信息通过嵌入Unity引擎中的顶点缓冲区对象存储至中央处理器中，然后再传输至图形处理单元中，获得优化渲染后的VR内容。本发明通过优化顶点处理和利用顶点缓冲区对象等技术手段，显著提升了三维渲染的性能和资源利用效率，为用户带来了更加优质和丰富的体验。技术研发人员：车锐烨,陈鑫锋,蒋林华,侯君,胡灵犀,汤洽,龙伟,潘华受保护的技术使用者：浙江大学金华研究院技术研发日：技术公布日：2025/1/6