[發明專利]一種3D游戲引擎全局照明的實現方法

在審

• 申請號: 201410202665.0
• 申請日: 2014-05-14
• 公開（公告）號: CN103995700A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 張翼
• 申請（專利權）人: 無錫梵天信息技術股份有限公司
• 主分類號: G06F9/44
• 分類號: G06F9/44
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 姜萬林

技術領域

本發明涉及計算機技術領域，具體地，涉及一種3D游戲引擎全局照明的實現方法。

背景技術

電子游戲是時下最受歡迎的娛樂休閑方式之一，而隨著電子游戲歷經30多年發展的今天，越來越逼真的3D圖形化游戲引擎技術已成為當今游戲領域的重中之重，其中光照效果的實現與處理運用是體現游戲3D效果的重要環節受到國內外游戲引擎和圖形技術研究者的重視。

目前3D游戲開始采用光能傳遞渲染技術實現游戲場景中的全局照明，這種技術可以通過光的無限反射原理模擬真實世界中光對物體的影響效果，得到標準的掃描線渲染無法還原的真實圖像效果。然而這類全局照明依然存在較大的局限性和不足，其執行效率無法滿足游戲中的大規模場景和物件的渲染，同時這類渲染技術在對動態物體渲染時無法獲得足夠的渲染時間以應對運動中的物體呈現色彩光照效果的變化導致實際渲染效果不準確甚至影像跳動。

現有的主流3D游戲引擎中并沒有完備的技術手段去解決上述問題，由于執行效率低下和動態物體光照效果處理不理想，大部分游戲放棄了使用該類技術以犧牲畫面美術效果的預加載光照方式換取更高的運行效率。

綜上所述，在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在全局照明難度大、渲染效果差和運行效率低等缺陷。?

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種3D游戲引擎全局照明的實現方法，以實現全局照明難度小、渲染效果好和運行效率高的優點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種3D游戲引擎全局照明的實現方法，主要包括：

a、通過場景中環境光、漫反射和高光一起相互作用，生成直接光照；

b、通過渲染場景中的幾何模型，進行處理，生成間接光照；

c、將生成的直接光照和間接光照的各個漫反射和高光分別進行加法運算，得到所需全局照明。

進一步地，所述步驟b，具體包括：

渲染場景中的幾何模型，生成光源RSM；

基于生成的光源RSM，采用MTR技術生成兩張渲染目標，對場景中的增加虛擬的點光源，通過著色方程等算出一個點光源對場景中的一個點的貢獻值；

通過數學積分計算算出多個點光源對場景中這個點的貢獻值，結合采用MTR技術生成的渲染目標，得到間接光照的所需要的信息。

進一步地，所述步驟b，具體還包括：

基于所得間接光照所需信息，在基于原分辨率1/4的分辨率條件下，運用UPSAMPLE和BLUR的方法對畫面進行優化處理，生成逼真的真實畫面。

進一步地，所述運用UPSAMPLE和BLUR的方法對畫面進行優化處理的操作，具體包括：

基于SII技術和RSM技術，在Light空間下渲染場景，每個像素除了記錄Normal和Flux，以及Position和Phong；

基于所得渲染場景，進行Splatting投射：在RSM中均勻采樣一定數量的pixel?lights，然后每一個pixel?lights被當作一個VPL，每一個VPL有個輻射通量的區域，并投射到顯示屏幕上；

通過采樣像素光源所影響的區域以及對這些范圍進行著色，實現逼真可信的Indirect?Illumination間接光照效果。?

進一步地，在所述通過采樣像素光源所影響的區域以及對這些范圍進行著色的操作中，對采樣的像素的影響區域進行計算的操作，具體包括：

首先在場景中增加VPL，通過間隔均勻采樣棋盤格式的方法，計算每一個點光源影響的像素范圍，計算方法如下：

???????????????????（1）；

通過公式（1），計算F（X）的最大值，來確定橢圓的位置，對F（X）求導，當F取最大值的時候，得到x的值為C（n），而C（n）表示為：

??????????????????（2）；

C（n）就是橢圓的中心，而F（C（n））就是橢圓的高度，W（n）=max（C（n），1-C（n））表示橢圓的寬度，從圖中看出n越大?橢圓軌跡越狹窄，n越小橢圓的軌跡就越寬闊。

進一步地，在所述通過采樣像素光源所影響的區域以及對這些范圍進行著色的操作中，每個像素的著色模式，具體包括：

在RSM思路中，每一個Light?View?的RSM中出現的點，都是對場景的間接光照都是有貢獻的；設想它是無限的小的，那么它在方向上發出的光強就是：

???????????（3）；