互时核心技术——复杂场景超性能实时渲染
在三维实时渲染技术领域,三维模型复杂度(体现在三角面片数量和密度)、漫游性能以及真实感三者互相制约,因此,面向消费级和工业级应用场景的厂商之间优化策略差异巨大。
面向游戏、广告等消费级场景的顶级产品Unity3D、虚幻引擎,其优化策略以真实感和性能优先,需要引入轻量化等模型后处理技术减少模型复杂度,并依赖高配硬件环境。不轻量化则性能极差,在顶配硬件条件下,Unity3D和虚幻引擎依然无法正常浏览小规模(资产价值约1亿)的化工装置。
为了满足大规模复杂系统和工业化应用场景的需求,互时自研的三维引擎采用了模型复杂度和性能优先的策略,性能指标包括:
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支持全厂模型的加载查看(资产规模通常超百亿),模型规模最大支持数百亿面片以及数千万对象;
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模型完整,粒度精细到零部件级,细节无缺失;
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复杂场景秒级加载;
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渲染流畅,操作稳定,帧率不低于20帧/秒, 操作响应速度低于100 ms;
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硬件采购和运维成本低(通常控制在5~10万),同时支持上百并发。
上述指标全面领先国内友商;与美国Intergraph、美国Bentley 、英国AVEVA等国外顶尖友商相比,在同等配置条件下互时引擎的性能更好,支持的最大模型规模领先1~2个数量级。这些指标背后是两项关键技术:高性能实时渲染和后端渲染。
高性能实时渲染——该技术能够对模型进行自动预处理并完成高性能实时计算。自动预处理算法,包括执行场景图创建、模型拆分和切分、模型化简并生成LOD结构、纹理化简、外壳提取等优化操作,并结合多种对上述算法参数进行自适应调节,对模型进行深度优化。 高性能实时计算算法,包括视域剪裁、画面贡献度剪裁、级联加载、并行编译、LOD、等效模型、渲染参数动态负反馈、KD-Tree等算法。该技术在顶配硬件条件下,能够流畅渲染数百亿面片、数千万对象,在业界达到了领先水平。
后端渲染技术——考虑到本地渲染技术的渲染流畅度、完整度受客户端软硬件资源的限制,互时科技于2016年切换为后端渲染技术路线,支持客户端和服务器端两种部署模式。当采用服务器端部署时,该技术将⽤户在客户端的漫游操作请求⽹络发送给服务器,服务器端进⾏模型的渲染计算,再将渲染结果以图片或流媒体形式传输⾄客户端浏览器。这一过程采用了多项技术来确保响应的实时性和稳定性,如H264串流、GPU硬件加速、AVX指令加速等算法来减少阶段延时,提升响应速度,采用网络状态实时检测、压缩参数动态调整、弃帧等手段支持网络自适应能力等。