全局实例化的大规模数字孪生场景对象高效绘制方法

郭德全, 罗德宁, 杨强, 谭敏尧, 杨莉

doi:10.15961/j.jsuese.202200540

工程科学与技术 ›› 2023, Vol. 55 ›› Issue (06) : 31 -38. DOI: 10.15961/j.jsuese.202200540

全局实例化的大规模数字孪生场景对象高效绘制方法

郭德全, 罗德宁, 杨强, 谭敏尧, 杨莉

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摘要

数字孪生城市场景中，传统的绘制方法难以生成大量静态、动态的绘制对象（如路灯、移动车辆等）。通常做法是在每条样条线上生成多个独立的场景对象，这样就会造成整个场景中的每个对象都使用不同的网格体，随着绘制对象规模的不断增加，绘制调用（DC）会越来越高。本文提出了全局实例化的方法管理所有大规模场景对象的绘制，降低DC数量(n_DC)，提高绘制性能。首先，全局实例化整个场景中所布设样条线上相同的绘制对象，即场景中相同的绘制对象共享同一个网格体；其次，在每条样条线上以一定规则分配全局实例化对象的实例；最后，根据唯一标识符对更新样条线上的动态实例，可实现车辆的移动。针对传统方法、局部实例化方法、层级实例化方法和全局实例化方法分别根据车辆长度和样条线长度随机在29条样条线上生成605辆移动车辆，整体性能提升了28.4%；针对静态对象的绘制实验中将1 976个路灯实例化前后n_DC进行了对比，发现实例化减少96%的n_DC。实验表明，采用全局实例化方法能够大幅减少n_DC，并且在实际数字孪生城市场景中能够提升18%～43%的整体绘制性能。因此，本文通过全局实例化的绘制方法能够提升平均30%的绘制性能，可更好地满足数字孪生城市场景的应用要求。