技术特征：
1.基于三维虚拟场景的渲染装置，包括场景加载器(1)、场景绘制器(2)、场景着色器(3)和渲染处理器(4)，其特征在于：所述场景加载器(1)的输入端连接有建模设备的输出端，场景加载器(1)的输出端连接有场景绘制器(2)的输入端，场景绘制器(2)的输出端连接有场景着色器(3)的输入端，场景着色器(3)的输出端连接有渲染处理器(4)的输入端，渲染处理器(4)的输出端连接有显示设备的输入端。2.根据权利要求1所述的基于三维虚拟场景的渲染装置，其特征在于：所述场景加载器(1)由三维模型参数加载单元(11)、三维模型材质加载单元(12)、三维模型纹理加载单元(13)、三维模型法线加载单元(14)和三维模型自动更新单元(15)组成，三维模型参数加载单元(11)、三维模型材质加载单元(12)、三维模型纹理加载单元(13)和三维模型法线加载单元(14)的输入端均连接有建模设备的输出端。3.根据权利要求2所述的基于三维虚拟场景的渲染装置，其特征在于：所述三维模型参数加载单元(11)、三维模型材质加载单元(12)、三维模型纹理加载单元(13)和三维模型法线加载单元(14)的输出端均连接有三维模型自动更新单元(15)的输入端，三维模型自动更新单元(15)的输出端连接有场景绘制器(2)的输入端。4.根据权利要求3所述的基于三维虚拟场景的渲染装置，其特征在于：所述场景绘制器(2)由场景渲染框架构建单元(21)、粗粒度数据剔除单元(22)、场景渲染图元设置单元(23)和场景渲染图元绘制单元(24)组成，场景渲染框架构建单元(21)的输入端连接有三维模型自动更新单元(15)的输出端，场景渲染框架构建单元(21)的输出端连接有粗粒度数据剔除单元(22)的输入端。5.根据权利要求4所述的基于三维虚拟场景的渲染装置，其特征在于：所述粗粒度数据剔除单元(22)的输出端连接有场景渲染图元设置单元(23)的输入端，场景渲染图元设置单元(23)的输出端连接有场景渲染图元绘制单元(24)的输入端，场景渲染图元绘制单元(24)的输出端连接有场景着色器(3)的输入端。6.根据权利要求5所述的基于三维虚拟场景的渲染装置，其特征在于：所述场景着色器(3)由场景渲染顶点着色单元(31)、顶点着色图元组装单元(32)、场景渲染片段着色单元(33)、片段着色图元组装单元(34)、场景渲染几何着色单元(35)、几何着色图元组装单元(36)、场景渲染曲面着色单元(37)和曲面着色图元组装单元(38)组成，场景渲染顶点着色单元(31)的输入端连接有场景渲染图元绘制单元(24)的输出端，场景渲染顶点着色单元(31)的输出端连接有顶点着色图元组装单元(32)的输入端，顶点着色图元组装单元(32)的输出端连接有场景渲染片段着色单元(33)的输入端。7.根据权利要求6所述的基于三维虚拟场景的渲染装置，其特征在于：所述场景渲染片段着色单元(33)的输出端连接有片段着色图元组装单元(34)的输入端，片段着色图元组装单元(34)的输出端连接有场景渲染几何着色单元(35)的输入端，场景渲染几何着色单元(35)的输出端连接有几何着色图元组装单元(36)的输入端，几何着色图元组装单元(36)的输出端连接有场景渲染曲面着色单元(37)的输入端，场景渲染曲面着色单元(37)的输出端连接有曲面着色图元组装单元(38)的输入端，曲面着色图元组装单元(38)的输出端连接有渲染处理器(4)的输入端。8.根据权利要求7所述的基于三维虚拟场景的渲染装置，其特征在于：所述渲染处理器(4)由光栅化渲染单元(41)、光线追踪渲染单元(42)、阴影捕捉渲染单元(43)、法线可视化
渲染单元(44)和三维虚拟场景输出单元(45)组成，光栅化渲染单元(41)的输入端连接有曲面着色图元组装单元(38)的输出端，光栅化渲染单元(41)的输出端连接有光线追踪渲染单元(42)的输入端，光线追踪渲染单元(42)的输出端连接有阴影捕捉渲染单元(43)的输入端，阴影捕捉渲染单元(43)的输出端连接有法线可视化渲染单元(44)的输入端，法线可视化渲染单元(44)的输出端连接有三维虚拟场景输出单元(45)的输入端，三维虚拟场景输出单元(45)的输出端连接有显示设备的输入端。9.基于三维虚拟场景的渲染方法，包括以下步骤：步骤一，模型加载；步骤二，框架绘制；步骤三，图元着色；步骤四，混合渲染；其特征在于：其中上述步骤一中，通过三维模型参数加载单元(11)、三维模型材质加载单元(12)、三维模型纹理加载单元(13)和三维模型法线加载单元(14)从建模设备上加载三维虚拟场景中所有模型的尺寸参数、颜色材质、纹理坐标和光照法线，再通过三维模型自动更新单元(15)对三维虚拟场景的模型进行数据更新；其中上述步骤二中，通过场景渲染框架构建单元(21)构建三维虚拟场景中所有模型的渲染框架，并通过粗粒度数据剔除单元(22)剔除视锥体、遮挡面等不可见数据，再通过场景渲染图元设置单元(23)设置三维虚拟场景中所有模型的渲染状态，确定渲染输出所需的几何信息，即渲染图元，并通过场景渲染图元绘制单元(24)根据渲染图元绘制出三维虚拟场景中所有模型的图元几何分布；其中上述步骤三中，通过场景渲染顶点着色单元(31)读取顶点数据将对应颜色填充到顶点图元上，并通过顶点着色图元组装单元(32)对着色后的顶点图元进行组装，再通过场景渲染片段着色单元(33)读取片段数据将对应颜色填充到片段图元上，接着通过场景渲染几何着色单元(35)读取几何面数据将对应颜色填充到几何面图元上，并通过几何着色图元组装单元(36)对着色后的几何面图元进行组装，再通过场景渲染曲面着色单元(37)读取曲面数据将对应颜色填充到曲面图元上，并通过曲面着色图元组装单元(38)对着色后的曲面图元进行组装；其中上述步骤四中，通过光栅化渲染单元(41)进行光栅化处理，并通过光线追踪渲染单元(42)进行光线追踪处理，再通过阴影捕捉渲染单元(43)进行阴影捕捉处理，并通过法线可视化渲染单元(44)选择是否进行法线可视化处理，接着通过三维虚拟场景输出单元(45)将渲染好的三维虚拟场景输出到显示设备中。
技术总结
本发明公开了基于三维虚拟场景的渲染装置和方法，包括场景加载器、场景绘制器、场景着色器和渲染处理器，所述场景加载器的输入端连接有建模设备的输出端，场景加载器的输出端连接有场景绘制器的输入端，场景绘制器的输出端连接有场景着色器的输入端，场景着色器的输出端连接有渲染处理器的输入端，渲染处理器的输出端连接有显示设备的输入端；该发明在顶点着色和片段着色的基础上增加几何着色和曲面着色，从而提高了着色的细化程度，渲染分辨率高，且能根据模型数据的实时变动进行自动更新，渲染的及时性强，无滞后，渲染延迟低，同时采用混合渲染方式，渲染效果多样，满足了不同的渲染需求，用户体验好。用户体验好。用户体验好。
技术研发人员：葛新 顾显宇 梁攀
受保护的技术使用者：深圳锐视文化创意科技有限公司
技术研发日：2021.12.14
技术公布日：2022/4/29