[發(fā)明專利]一種基于屏幕空間的次表面散射模擬人物真實(shí)皮膚的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410446468.3
• 申請(qǐng)日: 2014-09-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104240276A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張翼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無(wú)錫梵天信息技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06T11/40
• 分類號(hào): G06T11/40;G06T15/00
• 代理公司: 北京中恒高博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 姜萬(wàn)林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于屏幕空間的次表面散射模擬人物真實(shí)皮膚的方法。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)虛擬三維世界的認(rèn)知感的增強(qiáng)，越來(lái)越高的畫(huà)面質(zhì)量的渲染技術(shù)被應(yīng)用于游戲中，對(duì)于真實(shí)的人物皮膚的渲染技術(shù)一直是研究者的要解決的難題，本發(fā)明利用DX9應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的一種次表面散射的方法，來(lái)解決上述問(wèn)題取得了很好的渲染效果。

次表面散射(Sub?Surface?Scattering)簡(jiǎn)稱SSS是光射入到非金屬材質(zhì)后在內(nèi)部發(fā)生散射，最后射出物體并進(jìn)入視野中產(chǎn)生了現(xiàn)象，這種散射使照明的整體效果變的柔和；當(dāng)光線傳入物體越深，光線衰減和散射得越嚴(yán)重，主要用于不完全透明材質(zhì)內(nèi)部表現(xiàn)的一種真實(shí)光影特效。目前為了得到這種渲染效果一般是利用Blinn-Phong?、BRDF?來(lái)處理模型的明暗渲染效果，這樣渲染出的效果繪制精度差，畫(huà)面效果不真實(shí)。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在渲染難度大、繪制精度差和畫(huà)面效果不真實(shí)等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種基于屏幕空間的次表面散射模擬人物真實(shí)皮膚的方法，以實(shí)現(xiàn)渲染難度小、繪制精度好和畫(huà)面效果真實(shí)的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于屏幕空間的次表面散射模擬人物真實(shí)皮膚的方法，主要包括：

a、對(duì)要渲染人物皮膚的對(duì)象和場(chǎng)景中其他對(duì)象做過(guò)濾的篩選；

b、首次渲染人物皮膚，得到Alpha混合得到混合的圖像；

c、再次渲染場(chǎng)景得到一張皮膚較薄部分的半透效果圖；

d、將上述的半透明的圖像和混合后的圖像疊加得到最終的渲染效果圖。

進(jìn)一步地，所述步驟a，具體包括：

把紋理圖像映射到幾何圖形中，首先要把紋理加載到內(nèi)存中，而紋理元素不是再根據(jù)內(nèi)存中的位置放置的，而是利用紋理坐標(biāo)來(lái)確定紋理元素的位置；

基于上述紋理映射的原理，需要對(duì)渲染目標(biāo)的像素的進(jìn)行篩選，采用的是蒙板過(guò)濾的方法把需要的處理的像素標(biāo)記出來(lái)，蒙板中白色部分是需要處理的人物皮膚部分。

進(jìn)一步地，所述步驟b，具體包括：

b1、首次渲染人物皮膚時(shí)，對(duì)渲染目標(biāo)進(jìn)行多次高斯模糊疊加并得到三張RTF；

b2、對(duì)RTF不同的顏色值通道分別進(jìn)行不同系數(shù)的Alpha混合得到混合的圖像。

進(jìn)一步地，所述步驟b1，具體包括：

根據(jù)步驟a，把第一次渲染場(chǎng)景的渲染目標(biāo)設(shè)定為渲染目標(biāo)1即二維紋理；

對(duì)渲染目標(biāo)1中的人物皮膚部分進(jìn)行高斯模糊，這種模糊被分解為水平方向和豎直方向，將這二維紋理先進(jìn)行水平方向模糊，得到渲染目標(biāo)2；

然后對(duì)渲染目標(biāo)2進(jìn)行豎直方向模糊，同時(shí)輸出兩張相同的紋理，一張是用于下次模糊的渲染目標(biāo)1，一張用于混合的RTF，然后進(jìn)行兩次同樣的操作就能夠得到三張RTF圖。

進(jìn)一步地，所述步驟b2，具體包括：

對(duì)RTF不同的顏色通道分別進(jìn)行不同系數(shù)的Alpha混合得到混合的圖像；

將上述步驟b1，將得到第一張RTF和第二次模糊得到的RTF疊加得到混合后的RTF，此時(shí)將得到兩張RTF,分別對(duì)每張RTF圖中三個(gè)通道分別進(jìn)行不同系數(shù)的Alpha混合；

通過(guò)利用不同系數(shù)的混合來(lái)模擬不同頻率的光線有不同的穿透力，因?yàn)楣饩€照射到物體表面，由物體的厚度和衰減系數(shù)來(lái)決定的；在設(shè)置混合時(shí)，提供一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的BlendFactor系數(shù)，分別代表RGB的系數(shù)；

分別把兩張RTF中的R?通道、B通道、G通道顏色值與對(duì)應(yīng)的混合系數(shù)BlendFactor相乘得到每個(gè)通道混合后的顏色值；

然后對(duì)每個(gè)通道的顏色值疊加得到一張最終的渲染目標(biāo)，此時(shí)得到的人物的皮膚質(zhì)感比較明顯，相對(duì)于沒(méi)有混合前更加的柔和。

進(jìn)一步地，在步驟b2中，所述分別把兩張RTF中的R?通道、B通道、G通道顏色值與對(duì)應(yīng)的混合系數(shù)BlendFactor相乘得到每個(gè)通道混合后的顏色值的具體算法如下：

為了區(qū)分兩張RTF圖，分別設(shè)為RTF-1,RTG-2；

Rblendcolor=RTF-1的顏色值*R系數(shù)+RTG-2的顏色值*（1-R系數(shù)）；

Gblendcolor=RTF-1的顏色值*G系數(shù)+RTG-2的顏色值*（1-G系數(shù)）；

Bblendcolor=RTF-1的顏色值*B系數(shù)+RTG-2的顏色值*（1-B系數(shù)）；