[發(fā)明專利]基于圖像映射空間的動(dòng)態(tài)場景實(shí)時(shí)雙面折射繪制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810241170.3
• 申請日: 2008-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN101441774A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙沁平;李帥;郝愛民;趙永濤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T15/00
• 分類號(hào): G06T15/00;G06T15/50
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 成金玉;盧 紀(jì)

1.基于圖像映射空間的動(dòng)態(tài)場景實(shí)時(shí)雙面折射繪制方法，其特征在于步驟如下：

(1)以透明物體的中心作為視點(diǎn)進(jìn)行繪制，將除透明物體本身外的周圍其他物體的表面顏色信息和深度信息繪制到一張立方圖紋理上；

(2)以透明物體的中心作為視點(diǎn)進(jìn)行繪制，將透明物體的外表面法線及透明物表面頂點(diǎn)到透明物體中心的距離繪制到一張立方圖紋理上；

(3)光線射入透明物體時(shí)，在透明物表面將發(fā)生第一次折射，計(jì)算該次折射光線方向，并將步驟(2)的立方圖紋理作為輸入，在圖形硬件上通過折半查找的方式近似計(jì)算光線下一次與透明物體表面相交點(diǎn)的位置；

(4)根據(jù)透明物體本身的折射率，判斷光線是否在步驟(3)所求得的光線與透明物體的交點(diǎn)處發(fā)生了全反射現(xiàn)象，若發(fā)生全反射則返回步驟(3)查找下一個(gè)交點(diǎn)，若沒有發(fā)生全發(fā)射，則在此交點(diǎn)發(fā)生第2次折射，光線穿出透明物體，繼續(xù)執(zhí)行步驟(5)；

(5)將步驟(1)中得到的立方圖紋理作為輸入，在圖形硬件上計(jì)算出折射光線對(duì)周圍其他物體的折射，并沿折射光線找到第一個(gè)與折射光線相交的環(huán)境物表面位置的光照顏色作為該條折射光線所對(duì)應(yīng)的屏幕像素顏色。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像映射空間的動(dòng)態(tài)場景實(shí)時(shí)雙面折射繪制方法，其特征在于：所述的步驟(2)中的以透明物體的中心作為視點(diǎn)進(jìn)行繪制，將透明物的外表面法線及透明物體表面頂點(diǎn)到透明物體中心的距離繪制到一張立方圖紋理的過程如下：

a.首先將攝像機(jī)移動(dòng)到物體的中心，以90度的視野角，使得視線分別沿X正，負(fù)半軸，Y的正，負(fù)半軸，Z的正，負(fù)半軸來投射透明物體表面法線，最終建立立方圖紋理，并將投射的透明物體表面每個(gè)點(diǎn)的法線保存到該紋理中；

b.利用GPU計(jì)算物體上每個(gè)點(diǎn)到其中心點(diǎn)的距離，將此距離保存在上步建立的立方圖紋理中。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像映射空間的動(dòng)態(tài)場景實(shí)時(shí)雙面折射繪制方法，其特征在于：所述步驟(3)光線射入透明物體時(shí)，在透明物體表面將發(fā)生第一次折射，計(jì)算該次折射光線方向，并將步驟(2)的立方圖紋理作為輸入，在圖形硬件上通過折半查找的方式近似計(jì)算光線下一次與透明物體表面相交點(diǎn)的位置的具體過程如下：

a.根據(jù)光線的入射方向，入射點(diǎn)P的法線及透明物體的折射率，首先計(jì)算出光線第一次穿過透明物體表面時(shí)的折射光線的方向T1；

b.由步驟a計(jì)算得出的折射光線方向T1及入射點(diǎn)，根據(jù)射線方程公式可以確定光線射出透明物發(fā)生第2次折射時(shí)的點(diǎn)必然在射線P1＝P+tT1上，t為待求參數(shù)，找出兩個(gè)常數(shù)a，b，分別令?t＝a，t＝b代入上述射線方程，得到P1’，P2’兩個(gè)點(diǎn)，P1’＝P1+aT1，P2’＝P1+bT1，使P1’點(diǎn)在物體之內(nèi)，P2’點(diǎn)在物體之外；

c.進(jìn)入折半查找循環(huán)，先找到P1’與P2’中點(diǎn)P′_m，P′_m＝P1+T1*(a+b)/2，然后求出O到P′_m的距離，O是透明物體的中心點(diǎn)，與立方體貼圖的第4個(gè)通道保存的距離值做比較，循環(huán)利用折半查找，當(dāng)O到P′_m的距離與立方體貼圖的第4個(gè)通道保存的距離值相等時(shí)，P′_m即為二次折射光線的出射點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像映射空間的動(dòng)態(tài)場景實(shí)時(shí)雙面折射繪制方法，其特征在于：所述的方法可同時(shí)適用于可變形柔體和可運(yùn)動(dòng)剛體。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像映射空間的動(dòng)態(tài)場景實(shí)時(shí)雙面折射繪制方法，其特征在于：所述的方法可以實(shí)時(shí)模擬動(dòng)態(tài)場景的全反射現(xiàn)象。