[發明專利]包含由鏡面反射產生的面焦散效果的3D虛擬場景的近似繪制方法

無效

• 申請號: 201110225284.0
• 申請日: 2011-08-08
• 公開（公告）號: CN102298792A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 陳純毅;楊華民;蔣振剛;范靜濤;李巖芳;馮欣;底曉強;李華;李奇;丁瑩;陳占芳;韓成
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G06T15/50
• 分類號: G06T15/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.包含由鏡面反射產生的面焦散效果的3D虛擬場景的近似繪制方法，其特征在于，技術解決方案和具體步驟如下：

本發明方法的目的在于提高3D虛擬場景中由鏡面反射產生的面焦散效果的繪制速度，減少在影視特效、游戲、視景仿真等應用中設計3D虛擬場景時的預覽時間開銷；

本發明方法的技術解決方案：包含由鏡面反射產生的面焦散效果的3D虛擬場景的近似繪制方法，首先將虛擬相機放置在點光源S的位置上，利用光柵化技術繪制3D虛擬場景中的所有鏡面反射物體表面，記錄所有片段的空間位置及表面法線，然后根據記錄的片段的空間位置及表面法線數據創建虛擬聚光燈列表，用虛擬聚光燈列表中的所有聚光燈照射3D虛擬場景，再將虛擬相機放置在眼睛位置處，利用光柵化技術繪制3D虛擬場景中的所有漫反射物體表面，將像素緩存中的繪制結果保存在變量PIX1中；將虛擬相機放置在眼睛位置處，用點光源S照射3D虛擬場景，利用光柵化技術繪制3D虛擬場景中的所有物體表面，將像素緩存中的繪制結果保存在變量PIX2中；合并變量PIX1和變量PIX2的繪制結果，即得到最終的包含面焦散效果的繪制結果；本發明方法的具體步驟如下：

Step001：創建一個中心位于點光源S的位置的正立方體，且該正立方體將3D虛擬場景完全包裹；從正立方體的各個頂點向光源S的位置連線，將整個正立方體空間等分為6份，每份等分空間形成一個正四棱錐，記為正四棱錐Q₁、正四棱錐Q₂、正四棱錐Q₃、正四棱錐Q₄、正四棱錐Q₅和正四棱錐Q₆；

Step002：創建一個空的虛擬聚光燈列表L；

Step003：對于第i個正四棱錐Q_i，i＝1，2，...，6，做如下計算：

①將虛擬相機放置在點光源S的位置上，根據正四棱錐Q_i的幾何參數來設置虛擬相機的透視投影視域體參數，使虛擬相機的透視投影視域體與正四棱錐Q_i重疊；打開深度測試，繪制3D虛擬場景中的所有鏡面反射物體表面；在片段著色程序中，對于所有通過深度測試的片段(A001)，將片段(A001)的空間位置(A002)及表面法線(A003)記錄在像素緩存(A004)中；

②對于像素緩存(A004)中記錄的每個片段(A001)的空間位置(A002)及表面法線(A003)數據，做如下計算：首先，根據片段(A001)的表面法線(A003)和從片段(A001)的空間位置(A002)向點光源S的位置的連線，確定光線的入射角，按照理想鏡面反射定律，計算反射光線方向(A005)；然后，創建一個虛擬聚光燈(A006)，虛擬聚光燈(A006)的位置設置在片段(A001)的空間位置(A002)處，虛擬聚光燈(A006)的中線方向設置為反射光線方向(A005)，虛擬聚光燈(A006)的發散角設置為π/2ⁿ⁺¹弧度，其中n≥0為鏡面反射的匯聚度；最后，將虛擬聚光燈(A006)添加到虛擬聚光燈列表L中；

Step004：關閉點光源S，使用虛擬聚光燈列表L中的所有虛擬聚光燈照射3D虛擬場景；將虛擬相機放置在眼睛位置處，打開深度測試，按照正常的繪制流程，繪制3D虛擬場景中的所有漫反射物體表面，獲得虛擬聚光燈列表L中的所有虛擬聚光燈對各漫反射物體表面的光照貢獻，將繪制結果保存在像素緩存中；將像素緩存中的繪制結果保存在變量PIX1中；

Step005：僅以點光源S照射3D虛擬場景，將虛擬相機放置在眼睛位置處，打開深度測試，按照正常的繪制流程，繪制3D虛擬場景中的所有物體表面，獲得點光源S對3D虛擬場景中的物體表面的光照貢獻，將繪制結果保存在像素緩存中；將像素緩存中的繪制結果保存在變量PIX2中；

Step006：合并變量PIX1和變量PIX2中的繪制結果，得到最終的包含面焦散效果的繪制結果。