[發明專利]以內外存交換方式實現基于點的全局光照效果的渲染方法

有效

• 申請號: 201410634696.3
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104392480A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 王佩;王璐;徐延寧
• 申請（專利權）人: 山東地緯數碼科技有限公司
• 主分類號: G06T15/50
• 分類號: G06T15/50
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.以內外存交換方式實現基于點的全局光照效果的渲染方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟一：利用已有直接光照的場景數據經過采樣生成包含直接光照數據的點云文件，點云文件是由內存分塊逐步寫出到外存中儲存；

步驟二：將步驟一中生成的點云文件進行Morton編碼，使外存中存放的點云文件是有序的Morton編碼；

步驟三：步驟二中Morton編碼后的點云文件，其數據點三維空間的信息對應三維Z-curve曲線，以內外存交換的方式構建一棵八叉樹，最后整棵點云樹層次結構存儲到外存文件中；

步驟四：利用步驟三中構建的八叉樹來渲染帶有全局光照效果的場景。

2.如權利要求1所述的以內外存交換方式實現基于點的全局光照效果的渲染方法，其特征是，所述步驟一具體包括如下步驟：

步驟(1.1)：使用的建模工具導出物體幾何信息被細分成了小面片，利用渲染引擎渲染三維場景，場景中物體幾何的小面片信息擁有了直接光照效果后對小面片進行采樣，保存采樣點的法向、面積、位置即取中心點以及直接光照值；

步驟(1.2)：將保存到內存中的采樣點信息存儲到外存中，以點云文件的形式存放。

3.如權利要求1所述的以內外存交換方式實現基于點的全局光照效果的渲染方法，其特征是，所述步驟二具體包括如下步驟：

步驟(2.1)：首先將步驟一中生成的點云文件中的點進行Morton編碼預處理，將點云文件中緩存的點的位置是浮點類型進行空間映射變換為正整數；

步驟(2.2)：將點云坐標轉換到正整數空間后，依次沿著x,y,z方向，轉化為二進制表示形式，然后將三維數據轉化為一維空間中二進制數據；

步驟(2.3)：將點云數據轉化為Morton編碼后，對編碼后的點云數據進行排序，得到有序的Morton編碼。

4.如權利要求1所述的以內外存交換方式實現基于點的全局光照效果的渲染方法，其特征是，所述步驟三中：得到Morton編碼有序的點云文件后，三維空間的點對應三維Z-curve曲線，隱含了一棵空間八叉樹，邊讀入有序的點，邊通過深度優先遍歷的方法自底向上構建八叉樹。

5.如權利要求1所述的以內外存交換方式實現基于點的全局光照效果的渲染方法，其特征是，所述步驟四包括以下步驟：

步驟(4.1)：在進行渲染著色時，可利用多核處理器的多線程同時進行多個著色點的渲染著色；

步驟(4.2)：在多個線程在遍歷八叉樹時，同時訪問葉子結點和中間結點，由于只能加載八叉樹的部分區域到內存中，葉子結點和中間結點被分別進行隱式分頁處理，各個線程訪問時，需要保證同一時刻只有一個線程能訪問該內存頁；

步驟(4.3)：在內存的調度方式上，采用二級緩存的思想進行調度，即共享緩存之上每個線程有自己的局部緩存，當一個線程需要訪問某一頁，首先從其本身的局部緩存進行查找，如果該頁沒有找到，訪問共享緩存進行查找，共享緩存或者直接提供查找的頁，或者從磁盤中加載到共享緩存中，由于在著色時，訪問的中間結點次數要多于葉子結點，所以將3/4的內存分配給中間結點，1/4的內存分配給葉子中的點。

6.如權利要求3所述的以內外存交換方式實現基于點的全局光照效果的渲染方法，其特征是，所述步驟(2.1)中將點云文件中緩存的點的位置是浮點類型進行空間映射變換為正整數，具體為：根據場景的包圍盒，將點云中的點轉換到正整數空間，在引擎構建場景樹時，獲取整個場景空間的包圍盒，對x,y,z方向的數據均擴大2²¹整數倍，使用64-bit的二進制數來表示點云文件中的點，變換方法如公式(2)所示：

coordinate[i]＝(unsigned?int)(p[i]-worldB?min[i])/

(worldB?max[i]-worldB?min[i])*2²¹??公式(2)

其中，p[i]是所要轉換的浮點數坐標，i＝0，1，2下標表示點位置的x、y、z坐標，wordB?max和wordB?min分別表示場景按坐標軸對齊包圍盒的兩個最大點和最小點，coordinate是映射得到的整數坐標。