本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于分塊組織的多層次兵棋地圖快速繪制方法，步驟為：創(chuàng)建六角網(wǎng)格模板塊，計算六角網(wǎng)格模板塊中所有頂點位置并存儲；根據(jù)所需繪制的六角網(wǎng)格的分辨率，計算在X、Y方向上所需的拼接塊數(shù)量；逐個繪制每個拼接塊；本發(fā)明專利技術(shù)通過發(fā)掘六角網(wǎng)格在幾何結(jié)構(gòu)及材質(zhì)屬性上的可重用性特征，減少冗余計算，提高計算速度，使繪制大規(guī)模六角網(wǎng)格的速度達(dá)到實時。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于計算機(jī)仿真技術(shù)和計算機(jī)圖形
，尤其涉及兵棋地圖的基于分塊組織的多層次結(jié)構(gòu)的快速繪制。
技術(shù)介紹
兵棋地圖數(shù)字化處理是計算機(jī)兵棋系統(tǒng)實現(xiàn)中的重要環(huán)節(jié)。它對整個或者局部地形區(qū)域進(jìn)行六角網(wǎng)格化，按照一定規(guī)則將地形信息轉(zhuǎn)換為六角網(wǎng)格單元面或邊的屬性，以供兵棋棋子使用。在實際應(yīng)用中，為準(zhǔn)確反應(yīng)地形信息，六角網(wǎng)格往往擁有大量的六邊形單元，且擁有多種材質(zhì)屬性(顏色、線寬等)。大量不同材質(zhì)的邊、面繪制計算往往成為制約可視系統(tǒng)顯示效率的瓶頸，而目前關(guān)于這方面的研究卻非常有限。傳統(tǒng)的六角網(wǎng)格繪制方法是先計算所有六角格單元的中心點，然后為每個中心點計算對應(yīng)的六個頂點，最后繪制連接六個頂點的線段。這種繪制方式簡單但包含大量冗余操作。如中心點的計算和相鄰六角網(wǎng)格單元邊的重復(fù)計算等。設(shè)六角網(wǎng)格單元個數(shù)為N，傳統(tǒng)方法需要計算6N個頂點和繪制12N條邊。為此，楊倫等人(楊倫,彭春光,黃健,黃柯棣.兵棋推演中地形量化算法研究與實現(xiàn).計算機(jī)仿真.2008,25(9):96-99.)提出一種基于圖元的六角網(wǎng)格加速繪制方法。它根據(jù)六角網(wǎng)格中的結(jié)構(gòu)規(guī)律，提取包含4條邊的圖元，繪制時平移重復(fù)繪制圖元。該方法能避免大量的冗余操作，其需要計算的頂點數(shù)為2N，繪制的總邊數(shù)為3N。六角網(wǎng)格也是計算機(jī)圖形學(xué)中重要的幾何組織結(jié)構(gòu)。但目前的研究多集中在基于六角網(wǎng)格系統(tǒng)的直、曲線生成(劉勇奎,石教英.六角網(wǎng)格上的圖形顯示.計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報.2004,16(3):331-336)、窗口裁剪(付文超.基于類直角坐標(biāo)的六角網(wǎng)格系統(tǒng)下圖形繪制及裁剪算法改進(jìn).暨南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011.)等基本幾何算法的研究上。對六角網(wǎng)格本身的高效繪制較少研究。六角網(wǎng)格繪制操作的效率對兵棋系統(tǒng)的可視化效率有很大影響。在高分辨率下，六角網(wǎng)格單元的數(shù)量巨大，且六角單元的面和邊對應(yīng)多種材質(zhì)以表達(dá)復(fù)雜的地形信息。已有技術(shù)方法，受空間表達(dá)能力或計算能力的限制，不便于對這種大規(guī)模的復(fù)雜情況進(jìn)行高效處理，計算效率不高。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于分塊組織的多層次兵棋地圖快速繪制方法，它通過發(fā)掘六角網(wǎng)格在幾何結(jié)構(gòu)及材質(zhì)屬性上的可重用性特征，減少冗余計算，提高計算速度，使繪制大規(guī)模六角網(wǎng)格的速度達(dá)到實時。本專利技術(shù)是基于分塊組織的多層次兵棋地圖快速繪制方法，其步驟包括：(1)創(chuàng)建模板塊，計算模板塊中所有頂點位置并存儲；(2)整個兵棋地圖六角網(wǎng)格以塊拼接的方式進(jìn)行繪制。所需的拼接塊依據(jù)模板塊經(jīng)平移、縮放變換得到。在本步驟中，根據(jù)所需繪制的兵棋地圖六角網(wǎng)格在平面直角坐標(biāo)系中沿X軸和沿Y軸方向上的單元數(shù)，確定在相鄰平鋪拼接方式下，X和Y方向上所需的拼接塊數(shù)量；(3)逐個繪制每個拼接塊，即計算當(dāng)前拼接塊的平移、拉伸變換參數(shù)，根據(jù)模板塊頂點位置變換得到本拼接塊的所有頂點位置；根據(jù)不同面、邊材質(zhì)屬性，將本拼接塊內(nèi)的單元分組，為每一分組生成正常顯示和層次細(xì)節(jié)(LOD)顯示的頂點索引數(shù)組；若正常顯示，則根據(jù)正常情況頂點索引數(shù)組，將相同材質(zhì)的面、邊集中繪制；若需要LOD顯示，則計算LOD等級，根據(jù)LOD頂點索引數(shù)組，將相同材質(zhì)的面、邊集中繪制。所述步驟(1)具體實現(xiàn)如下：(11)創(chuàng)建在X，Y軸方向上的六角單元個數(shù)(六角網(wǎng)格分辨率)均為k的六角網(wǎng)格，作為模板塊，k為2的整數(shù)倍，該模板塊中的每個單元均為正六邊形，邊長為1，模板塊的最小軸向包圍盒的左下頂點坐標(biāo)為(0,0)，依次計算每個單元的六個頂點坐標(biāo)，計算順序設(shè)置為從左到右，從下到上處理每個單元；在每個單元內(nèi)部，則是自左下頂點開始按照逆時針順序計算所有6個頂點；(12)為確保在任意相機(jī)縮放比例下，相鄰拼接塊的銜接處皆可無誤差的無縫連接，以短整型數(shù)存儲模板塊的頂點坐標(biāo)，為提高精度，在計算時需要擴(kuò)大正六邊形的邊長，即乘以一個擴(kuò)大倍數(shù)λ，λ∈[0,短整型的最大值]；(13)計算完成后，模板塊的所有頂點坐標(biāo)按順序保存在長度為k*k*6*2的短整型數(shù)組中，將該頂點位置數(shù)組綁定OpenGL的VBO，存儲在顯卡的頂點緩沖區(qū)中。所述步驟(2)具體實現(xiàn)如下：計算繪制整個兵棋地圖六角網(wǎng)格在X、Y方向上所需的拼接塊數(shù)量。方法是：設(shè)所需繪制的六角網(wǎng)格在X、Y方向上的分辨率分別為W和H，令拼接塊在X、Y方向上平鋪相鄰排列，則拼接塊在X、Y方向上的數(shù)量分別為和拼接塊中超出所需繪制范圍的單元一律設(shè)置為透明材質(zhì)，繪制時不顯示。所述步驟(3)具體實現(xiàn)如下：(31)設(shè)置當(dāng)前拼接塊相對于模板塊的平移，縮放參數(shù)，使用OpenGL坐標(biāo)變換矩陣，得到當(dāng)前拼接塊的頂點位置坐標(biāo)；(32)根據(jù)不同六角網(wǎng)格單元的面、邊材質(zhì)屬性，將本拼接塊內(nèi)的六角單元分組，為每一面材質(zhì)屬性分組生成用于正常顯示的面頂點索引數(shù)組，其中存儲具有該材質(zhì)的六角單元的八個頂點索引，每個六角單元由兩個梯形組合繪制，共8個頂點，為每一邊材質(zhì)屬性分組生成用于正常顯示的邊頂點索引數(shù)組，其中存儲具有該材質(zhì)的六角單元邊的兩個頂點索引；(33)為每一面材質(zhì)屬性分組生成用于LOD顯示的面頂點索引數(shù)組，將每一面材質(zhì)的所有LOD面頂點索引數(shù)據(jù)放在一個大的頂點索引數(shù)組中；當(dāng)需要調(diào)用不同級別LOD數(shù)據(jù)時，取不同的數(shù)組大小即可；為每一邊材質(zhì)屬性分組生成用于LOD顯示的邊頂點索引數(shù)組，存儲方式與LOD面頂點數(shù)組相同，即也將每一邊材質(zhì)的所有LOD邊頂點索引數(shù)據(jù)放在一個大的頂點索引數(shù)組中；(34)若正常繪制，則用glDrawElements()函數(shù)逐個繪制每種面材質(zhì)的面頂點索引數(shù)組；再逐個繪制每種邊材質(zhì)的邊頂點索引數(shù)組，若需要使用低細(xì)節(jié)層次繪制，則僅繪制當(dāng)前LOD級別的單元，即用glDrawElements()函數(shù)逐個繪制每種面材質(zhì)的LOD面頂點索引數(shù)組；再逐個繪制每種邊材質(zhì)的LOD邊頂點索引數(shù)組。本專利技術(shù)的有益效果如下：與現(xiàn)有的兵棋地圖繪制方法相比，本專利技術(shù)更好的利用了六角網(wǎng)格在結(jié)構(gòu)和屬性上的可重用性特征，更多地去除了冗余計算，繪制速度更快。冗余計算的節(jié)省來自于三方面：一是僅需計算并存儲模板塊，繪制時使用OpenGL的變換矩陣快速獲得頂點坐標(biāo)，節(jié)省了大量頂點坐標(biāo)的計算。二是將具有相同材質(zhì)屬性的六角格單元面與邊進(jìn)行集中化組織，以頂點數(shù)組的方式繪制，節(jié)省大量由于逐個繪制面、邊導(dǎo)致的繪制函數(shù)調(diào)用開銷。三是按照LOD層次組織的順序組織數(shù)組存儲，減少存儲冗余。本專利技術(shù)已應(yīng)用于某兵棋系統(tǒng)，繪制包含100萬(1000*1000)單元的六角網(wǎng)格，幀速率不低于40fps，很好地解決了原系統(tǒng)由大量六角網(wǎng)格繪制負(fù)擔(dān)帶來的顯示遲滯問本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種基于分塊組織的多層次兵棋地圖快速繪制方法，其特征在于步驟包括：(1)創(chuàng)建模板塊，計算模板塊中所有頂點位置并存儲；(2)整個兵棋地圖六角網(wǎng)格以塊拼接的方式進(jìn)行繪制，所需的拼接塊依據(jù)模板塊經(jīng)平移、縮放變換得到；在本步驟中，根據(jù)所需繪制的整個兵棋地圖六角網(wǎng)格在平面直角坐標(biāo)系中沿X軸和沿Y軸方向上的單元數(shù)，確定在相鄰平鋪拼接方式下，X和Y方向上所需的拼接塊數(shù)量；(3)逐個繪制每個拼接塊，即計算當(dāng)前拼接塊的平移、拉伸變換參數(shù)，根據(jù)模板塊頂點位置變換得到本拼接塊的所有頂點位置；根據(jù)不同面、邊材質(zhì)屬性，將本拼接塊內(nèi)的單元分組，為每一分組生成正常顯示和層次細(xì)節(jié)LOD顯示的頂點索引數(shù)組；若正常顯示，則根據(jù)正常情況頂點索引數(shù)組，將相同材質(zhì)的面、邊集中繪制；若需要LOD顯示，則計算LOD等級，根據(jù)LOD頂點索引數(shù)組，將相同材質(zhì)的面、邊集中繪制。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于分塊組織的多層次兵棋地圖快速繪制方法，其特征在于步驟包括：
(1)創(chuàng)建模板塊，計算模板塊中所有頂點位置并存儲；
(2)整個兵棋地圖六角網(wǎng)格以塊拼接的方式進(jìn)行繪制，所需的拼接塊依據(jù)模板塊經(jīng)
平移、縮放變換得到；在本步驟中，根據(jù)所需繪制的整個兵棋地圖六角網(wǎng)格在平面直角
坐標(biāo)系中沿X軸和沿Y軸方向上的單元數(shù)，確定在相鄰平鋪拼接方式下，X和Y方向
上所需的拼接塊數(shù)量；
(3)逐個繪制每個拼接塊，即計算當(dāng)前拼接塊的平移、拉伸變換參數(shù)，根據(jù)模板塊
頂點位置變換得到本拼接塊的所有頂點位置；根據(jù)不同面、邊材質(zhì)屬性，將本拼接塊內(nèi)
的單元分組，為每一分組生成正常顯示和層次細(xì)節(jié)LOD顯示的頂點索引數(shù)組；若正常
顯示，則根據(jù)正常情況頂點索引數(shù)組，將相同材質(zhì)的面、邊集中繪制；若需要LOD顯
示，則計算LOD等級，根據(jù)LOD頂點索引數(shù)組，將相同材質(zhì)的面、邊集中繪制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分塊組織的多層次兵棋地圖快速繪制方法，其特征
在于所述步驟(1)具體實現(xiàn)如下：
(11)創(chuàng)建在X，Y軸方向上的六角單元個數(shù)均為k的六角網(wǎng)格，作為模板塊，k為
2的整數(shù)倍，該模板塊中的每個單元均為正六邊形，模板塊的最小軸向包圍盒的左下頂
點坐標(biāo)為(0,0)，依次計算每個單元的六個頂點坐標(biāo)，計算順序設(shè)置為從左到右，從下到
上處理每個單元；在每個單元內(nèi)部，則是自左下頂點開始按照逆時針順序計算所有6個
頂點；
(12)為確保在任意相機(jī)縮放比例下，相鄰拼接塊的銜接處皆可無誤差的無縫連接，
以短整型數(shù)存儲模板塊的頂點坐標(biāo)，為提高精度，在計算時需要擴(kuò)大正六邊形的邊長，
即乘以一個擴(kuò)大倍數(shù)λ，λ∈[0,短整型的最大值]；
(13)計算完成后，模板塊的所有頂點坐標(biāo)按順序保存在長度為k*k*6*2的短整型
數(shù)組中，將該頂點位置數(shù)組綁定OpenGL的VBO，存儲在顯卡的頂點緩沖區(qū)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分塊...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李靜，王文成，張瀚，劉格林，徐永志，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院軟件研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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