BIM轻量化技术解析

(一)
BIM模型处理全流程
从设计模型转换到BIM模型,再到我们最终在电脑或者移动终端看到的模型,中间经历了两个处理过程,一个是几何转换,一个是渲染处理,
这两个处理过程的好坏直接影响到最终轻量化的效果,因此我们也称其为BIM模型轻量化的关键环节,这两个环节是真正考验各个BIM软件厂商技术实力的关键点。
(二)
BIM模型轻量化的关键环节:
1. 几何转换
    1.1 微观层面的优化
        1) 参数化几何描述:单个构件的轻量化,比如一个圆柱体:通过参数化的方法做圆柱的轻量化。
        2) 三角化几何描述:双刃剑
        3) 两种描述的对比
    1.2 宏观层面的优化
        相似性算法减少图元数量:做图元合并,比如保留一个圆柱的数据,其他圆柱我们记录一个引用 + 空间坐标即可。通过这种方式我们可以有效减少图元数量,达到轻量化的目的。
2. 渲染处理
    2.1 微观层面的优化
         多重LOD(Levels of Detail),加速单图元渲染速度:多重LOD用不同级别的几何体来表示物体,距离越远加载的模型越粗糙,距离越近加载的模型越精细,从而在不影响视觉效果的前提下提高显示效率并降低存储。
         单次渲染体量 = 图元数量 * 图元精度。
         视点距离远的情况下,图元数量虽然多,但是图元精度比较低,所以体量可控。
         视点距离近的情况下,图元精度虽然高,但是图元数量比较少,体量依然可控。
    2.2 宏观层面的优化
        1) 遮挡剔除,减少渲染图元数量:对图元做八叉树空间索引,然后根据视点计算场景中要剔除掉的图元,只绘制可见的图元。
        2) 批量绘制,提升渲染流畅度:绘制调用非常耗费CPU、并且通常会造成GPU时间闲置。为了优化性能、平衡CPU和GPU负载,可以将具有相同状态(例如相同材质)的物体合并到一次绘制调用中,这叫做批次绘制调用。
(三)
理想的轻量化技术方案:轻量化主要从几何转换、渲染处理两个环节着手进行优化,权衡技术利弊及应用需求,理想的技术方案如下:
轻量化模型数据 = 参数化几何描述(必须) + 相似性图元合并;
提升渲染效果 = 遮挡剔除 + 批量绘制 + LOD(可选);
另外多线程调度、动态磁盘交换、首帧渲染优化可大大加速渲染效率

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