[發明專利]一種自動生成網格與著色器多層次細節的方法

有效

• 申請號: 201611207988.4
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106652008B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 鮑虎軍;王銳;胡天磊;宋麒;袁亞振
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發明公開了一種自動生成網格與著色器多層次細節的方法。多層次細節技術在很多計算機圖形相關的應用中被廣泛用于優化渲染效率，多種多層次細節，比如幾何層面的多層次細節，著色器層面的多層次細節，也相繼被發展研究出來，同時催生了很多自動生成這些多層次細節的方法。但是目前這些方法都沒有同時考慮幾何體與著色器的簡化。在本發明中，一種幾何體與著色器聯合簡化，并生成相應多層次細節的方法被提出，每個層次細節用一對模型和著色器的組合表示，該方法不僅可以在每個層次細節最優化這一組合，并且能夠自適應地在不同距離生成層次細節。相比單獨使用模型多層次細節或著色器多層次細節的方法，本發明在平衡渲染效率與質量上做得更好。

技術領域

本發明涉及圖形渲染技術領域，尤其涉及一種自動生成網格與著色器多層次細節的方法。

背景技術

在各種計算機圖形應用中，實時渲染出復雜而真實模型的問題都是非常受關注的。然而，就算以當前最新的圖形硬件配置來看，模型本身復雜程度的增長仍然比硬件渲染能力的提升要快很多。這種壓力催生了很多平衡模型復雜度與渲染效率的研究。多層次細節(Level-of-detail,LOD)就是其中被使用得非常廣泛的一種技術。

多層次細節的基本思想就是使用一些簡化表示代替遠處較小的模型或者模型的不重要部分。目前已經在不同方面有各種表示方法被研究出來。Luebke在2003年提出基于網格簡化方法的幾何層面多層次細節技術，并催生了許多相關的優秀算法。隨著圖形處理單元(Graphics Process Unit,GPU)的發展，很多相關應用都廣泛使用著色器技術來加強模型顯示的保真度。迎合這個趨勢的發展，近來的一些工作，比如Olano、He等人研究的自動生成簡化著色器多層次細節的方法，以及在各距離下平衡渲染效率與質量的技術也正在開展。但是這些研究都沒有考慮同時簡化網格與著色器。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種自動生成網格與著色器多層次細節的方法。

一種自動生成網格與著色器多層次細節的方法，包括：

1)使用基于表面信號擬合的著色器自動簡化方法，對原始渲染程序進行簡化，得到一系列簡化渲染程序；

2)使用原始渲染程序來進行渲染，基于圖像空間的偏差，對原始網格進行簡化，得到一系列不同簡化程度的簡化網格；

3)在輸入的最近與最遠距離之間插入n個距離值，在各距離上搜索所有的簡化渲染程序與簡化網格，從中找到渲染效率最高的一對網格與渲染程序，作為當前距離的層次細節結果，并按距離增序排列組織成多層次細節；所述的n個距離值呈非均勻分布，保證在距離從小到大排列時，網格繪制并呈現在屏幕上的像素個數是等比減少的。

4)在多層次細節中超出過渡偏差閾值的相鄰層次間插入新的層次細節，加入多層次細節中，再對其中小于過渡偏差閾值的相鄰層次進行合并，得到最終的多層次細節結果。

本發明中所述的渲染程序是指進行渲染時輸入的著色器代碼。本發明中所述的原始渲染程序中僅包括頂點著色器和像素著色器，且各著色器代碼都是使用HLSL語言編寫的。

本發明中原始網格、簡化網格都是用OBJ格式編碼的模型信息，為簡化方法提供模型的頂點以及面數據，簡化后的模型依然使用OBJ格式編碼并保存，用于渲染。

本發明中的每個層次細節，包括一個網格與相機的距離值，一個簡化網格，以及一個被用于渲染該網格的簡化渲染程序。

本發明中的圖像空間的偏差，是指給定的兩張圖片逐像素顏色的歐氏距離之和，在本發明中所有圖像偏差都默認是在多個視角計算并取平均值的結果，視角根據用戶設定可以是六個或者十二個，前者是將網格放置在正方體中心位置，分別從六個面的中心點觀察正方體中心所得到的六個觀察視角，而后者是將網格放置在正二十面體的中心，分別從十二個頂點觀察正二十面體中心所得到的十二個觀察視角。