大型 3D 场景流式传输

Posted 2023-02-19

【中文标题】大型 3D 场景流式传输

【英文标题】：Large 3D scene streaming

【发布时间】：2014-11-07 13:03:46

【问题描述】：

我正在开发适用于超大场景显示的 3D 引擎。 渲染本身的 Appart（平截头体剔除、遮挡剔除等），我想知道场景管理的最佳解决方案是什么。

数据以巨大的 3D 网格列表的形式给出，它们之间没有任何关系，所以我无法生成门户，我想...

主要目标是能够在低 RAM (500MB-1GB) 的系统上运行此引擎，并且加载到其中的场景非常大，可以包含数百万个三角形，这会导致非常密集的内存使用。我现在实际上正在使用一个松散的八叉树，在加载时构建，它在中小型场景上运行良好，但是许多场景太大而无法完全适应内存，所以我的问题来了：

您将如何处理场景以动态加载和卸载块（理想情况下是无缝加载），以及确定是否应该加载/卸载块的依据是什么？如果需要，我可以创建自定义文件格式，因为正在使用已知 3D 创作工具上的自定义导出器导出场景。

重要信息：许多场景无法有效地被遮挡，因为它们的构造。 示例：一个非常庞大的管道网络，因此没有太多的遮挡，但元素数量非常多。

【参考方案1】：

我认为最好的解决方案将是一个“解决方案包”，一组不同的技术。

如果未加载未使用的级别，详细级别 (LOD) 可以减少内存占用。通过在新旧细节之间使用 alpha 混合，可以或多或少地无缝更改它。最简单的控制器将使用到相机的网格距离。 当对象上传到 GPU（设备）时释放主机内存（RAM），显然释放所有未使用的内存（OpenGL 资源）。 Valgrind 可以在这方面为您提供帮助。 使用低质量网格并使用细分来提高视觉质量。 使用 VBO 索引，这应该会减少 VRAM 的使用并提高性能 尽可能不要使用网格，可以使用高度图来渲染地形。有些东西可以通过程序生成。 使用凹凸或/和法线贴图。这将提高质量，然后您可以减少顶点数。 将这些“管道”分成不同的网格。 带有 2D 图像的虚假 3D 网格：冒名顶替者、天穹......

【参考方案2】：

如果纹理要使用大量内存，可以使用诸如 GraniteSDK 之类的商业软件包，它使用虚拟纹理缓存提供基于 LOD 的无缝纹理流式传输。见http://graphinesoftware.com/granite。或者，您可以查看http://ir-ltd.net/

事实上，您可以使用相同的技术从着色器中的纹理数据动态构建多边形，但它会稍微复杂一些。

对于体素，有一种技术可以完全在 GPU 内存中构建八叉树，并分页输入/输出您真正需要的部分。然后可以使用光线投射完成渲染。看到这个帖子：Use octree to organize 3D volume data in GPU，http://www.icare3d.org/research/GTC2012_Voxelization_public.pdf和http://www.cse.chalmers.se/~kampe/highResolutionSparseVoxelDAGs.pdf

这取决于场景的静态程度，以及根据您的可视化需求预烘焙数据的能力。如果您可以预先确定可见性约束（例如 google 潜在可见性集）并组织它以便您可以根据要求对其进行流式传输，这已经很有帮助。由于可视化器会有限制，因此您最终总是会采用一种策略，以尽可能快速准确地将一部分数据放入 GPU 内存中。

【讨论】：

感谢您的回答，不，场景中没有纹理。体素引擎是一个真正的解决方案吗，请记住我的场景只是多边形集，我不知道对象的体积。场景完全是静态的，任何物体都不会移动。但我必须能够按需隐藏一些对象（没什么大不了的）

这取决于对象的类型。如果您渲染多边形并且您希望部分或所有对象具有非常高的细节，那么基于每个对象的基于 LOD 的解决方案可能更合适。如果除了变换矩阵或着色器参数之外，许多对象在几何上都是相同的，请查看实例化渲染（即管道示例）。

如果场景包含大量不同的小物体（例如：~500 000 个物体，每个物体有 ~100-300 个三角形）呢？

如果场景紧凑，您可以构建潜在的可见性列表，以便您可以查询需要预先渲染的对象。如果场景是动态的，那么您需要 dPVS 树。如果你的场景很宽敞（遮挡物相当小），那么 PVS 的增益将太小，解决方案必须来自广告牌、实例渲染、天空盒、关于裁剪部分空间的假设等。您目前正在考虑的对象是多少？