[發明專利]一種基于BRDF函數線性過濾的圖像渲染方法

有效

• 申請號: 201710448261.3
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107292946B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 王銳;鮑虎軍;趙爽;徐超
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T15/50
• 分類號: G06T15/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 忻明年

本發明公開了一種基于BRDF函數線性過濾的圖像渲染方法，包括：創建BRDF圖；針對BRDF圖創建紋理緩存，將每個物體的幾何三角形光柵化到所述紋理緩存中；針對紋理緩存中的每個紋理像素，計算對應的vMF分布函數參數以及‖r‖；依據場景中法線的分布進行區域分割，分割后的紋理像素中存儲該區域對應的vMF分布函數參數，將分割后產生的BRDF圖拼接得到MIP?Map過的BRDF圖；針對待渲染圖像中的每個像素，計算該像素覆蓋的區域大小，并據此獲得該像素對應的MIP?Map層級，然后從對應的MIP?Map過的BRDF圖中讀取對應的位置信息，并進行渲染。本發明把濾波應用于實時渲染中，能夠提高繪制質量，加速計算過程。

技術領域

本發明涉及圖像渲染技術領域，具體涉及一種基于BRDF函數線性過 濾的圖像渲染方法。

背景技術

在實時渲染的時候，正確表現出物體的細節非常重要，為了減少計算 量，同時保證物體的渲染效果，通常采用法線貼圖以及BRDF函數圖。

法線貼圖(Normal Map)是一種使用較為廣泛的繪制技術，通過利用 法線貼圖存儲以及表達物體表面的細微幾何變化，可以在大幅降低場景幾 何復雜度，減少渲染時計算量的同時，更好地保留并表現物體表面的細節， 因此被廣泛應用于各領域。BRDF函數圖(BRDF Map)也是一種使用廣 泛的繪制技術，通過把BRDF函數參數信息存儲在紋理中從而實現復雜的 幾何表面材質變化。

法線貼圖以及BRDF函數圖的出現使計算機渲染復雜場景的能力得到 了很大的提高，但是由于在著色時候的非線性性質，計算出準確的法線貼 圖信息和BRDF函數參數信息也是一個比較困難的問題。因此，要想表現 出同一個物體在不同尺寸時的表面細節，就需要有一個好的法線貼圖和 BRDF函數圖的濾波方法。

傳統的濾波方法有直接采樣、Mip-Map的法線貼圖濾波方法，但是這 些方法都會造成法線貼圖信息以及BRDF函數參數信息的丟失，從而使渲 染程序不能準確地表達出物體的細節。

為了解決這個問題，離線繪制方法經常使用非常重度的超級采樣來緩 解這個問題，但是卻帶來了巨大的計算消耗。

發明內容

本發明提供了一種基于BRDF函數線性過濾的圖像渲染方法，把濾波 應用于實時渲染中，與現有的濾波方法相比，能夠提高繪制質量，與超級 采樣的方法相比，大大加速了計算過程，能夠實時完成MIP-Map的構建。

一種基于BRDF函數線性過濾的圖像渲染方法，包括：

步驟1，創建BRDF圖，該BRDF圖包括場景的BRDF參數以及法線信 息；

步驟2，針對BRDF圖創建紋理緩存，將每個物體的幾何三角形通過各 自的紋理坐標光柵化到所述紋理緩存中；

步驟3，針對紋理緩存中的每個紋理像素，依據下式計算對應的vMF 分布函數：

式中，γ(s)為vMF分布函數；

κ為材質對應的材質系數，當材質的高光系數1時，κ和高光系數等 效；

μ為該vMF分布函數的主軸方向；

s為任意需要計算的方向。

同時，解如下三次方程，得到‖r‖：

‖r‖³-κ‖r‖²-3‖r‖+κ＝0；

步驟4，依據場景中法線的分布進行區域分割，分割后的紋理像素中 存儲該區域對應的vMF分布函數，將分割后產生的BRDF圖拼接得到 MIP-Map過的BRDF圖(即多級紋理映射過的BRDF圖)；