[發(fā)明專利]一種基于BRDF函數(shù)線性過(guò)濾的圖像渲染方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710448261.3
• 申請(qǐng)日: 2017-06-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107292946B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王銳;鮑虎軍;趙爽;徐超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T15/50
• 分類號(hào): G06T15/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 忻明年

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于BRDF函數(shù)線性過(guò)濾的圖像渲染方法，包括：創(chuàng)建BRDF圖；針對(duì)BRDF圖創(chuàng)建紋理緩存，將每個(gè)物體的幾何三角形光柵化到所述紋理緩存中；針對(duì)紋理緩存中的每個(gè)紋理像素，計(jì)算對(duì)應(yīng)的vMF分布函數(shù)參數(shù)以及‖r‖；依據(jù)場(chǎng)景中法線的分布進(jìn)行區(qū)域分割，分割后的紋理像素中存儲(chǔ)該區(qū)域?qū)?yīng)的vMF分布函數(shù)參數(shù)，將分割后產(chǎn)生的BRDF圖拼接得到MIP?Map過(guò)的BRDF圖；針對(duì)待渲染圖像中的每個(gè)像素，計(jì)算該像素覆蓋的區(qū)域大小，并據(jù)此獲得該像素對(duì)應(yīng)的MIP?Map層級(jí)，然后從對(duì)應(yīng)的MIP?Map過(guò)的BRDF圖中讀取對(duì)應(yīng)的位置信息，并進(jìn)行渲染。本發(fā)明把濾波應(yīng)用于實(shí)時(shí)渲染中，能夠提高繪制質(zhì)量，加速計(jì)算過(guò)程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像渲染技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于BRDF函數(shù)線性過(guò) 濾的圖像渲染方法。

背景技術(shù)

在實(shí)時(shí)渲染的時(shí)候，正確表現(xiàn)出物體的細(xì)節(jié)非常重要，為了減少計(jì)算 量，同時(shí)保證物體的渲染效果，通常采用法線貼圖以及BRDF函數(shù)圖。

法線貼圖(Normal Map)是一種使用較為廣泛的繪制技術(shù)，通過(guò)利用 法線貼圖存儲(chǔ)以及表達(dá)物體表面的細(xì)微幾何變化，可以在大幅降低場(chǎng)景幾 何復(fù)雜度，減少渲染時(shí)計(jì)算量的同時(shí)，更好地保留并表現(xiàn)物體表面的細(xì)節(jié)， 因此被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。BRDF函數(shù)圖(BRDF Map)也是一種使用廣 泛的繪制技術(shù)，通過(guò)把BRDF函數(shù)參數(shù)信息存儲(chǔ)在紋理中從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的 幾何表面材質(zhì)變化。

法線貼圖以及BRDF函數(shù)圖的出現(xiàn)使計(jì)算機(jī)渲染復(fù)雜場(chǎng)景的能力得到 了很大的提高，但是由于在著色時(shí)候的非線性性質(zhì)，計(jì)算出準(zhǔn)確的法線貼 圖信息和BRDF函數(shù)參數(shù)信息也是一個(gè)比較困難的問(wèn)題。因此，要想表現(xiàn) 出同一個(gè)物體在不同尺寸時(shí)的表面細(xì)節(jié)，就需要有一個(gè)好的法線貼圖和 BRDF函數(shù)圖的濾波方法。

傳統(tǒng)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(huì)造成法線貼圖信息以及BRDF函數(shù)參數(shù)信息的丟失，從而使渲 染程序不能準(zhǔn)確地表達(dá)出物體的細(xì)節(jié)。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，離線繪制方法經(jīng)常使用非常重度的超級(jí)采樣來(lái)緩 解這個(gè)問(wèn)題，但是卻帶來(lái)了巨大的計(jì)算消耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于BRDF函數(shù)線性過(guò)濾的圖像渲染方法，把濾波 應(yīng)用于實(shí)時(shí)渲染中，與現(xiàn)有的濾波方法相比，能夠提高繪制質(zhì)量，與超級(jí) 采樣的方法相比，大大加速了計(jì)算過(guò)程，能夠?qū)崟r(shí)完成MIP-Map的構(gòu)建。

一種基于BRDF函數(shù)線性過(guò)濾的圖像渲染方法，包括：

步驟1，創(chuàng)建BRDF圖，該BRDF圖包括場(chǎng)景的BRDF參數(shù)以及法線信 息；

步驟2，針對(duì)BRDF圖創(chuàng)建紋理緩存，將每個(gè)物體的幾何三角形通過(guò)各 自的紋理坐標(biāo)光柵化到所述紋理緩存中；

步驟3，針對(duì)紋理緩存中的每個(gè)紋理像素，依據(jù)下式計(jì)算對(duì)應(yīng)的vMF 分布函數(shù)：

式中，γ(s)為vMF分布函數(shù)；

κ為材質(zhì)對(duì)應(yīng)的材質(zhì)系數(shù)，當(dāng)材質(zhì)的高光系數(shù)1時(shí)，κ和高光系數(shù)等 效；

μ為該vMF分布函數(shù)的主軸方向；

s為任意需要計(jì)算的方向。

同時(shí)，解如下三次方程，得到‖r‖：

‖r‖³-κ‖r‖²-3‖r‖+κ＝0；

步驟4，依據(jù)場(chǎng)景中法線的分布進(jìn)行區(qū)域分割，分割后的紋理像素中 存儲(chǔ)該區(qū)域?qū)?yīng)的vMF分布函數(shù)，將分割后產(chǎn)生的BRDF圖拼接得到 MIP-Map過(guò)的BRDF圖(即多級(jí)紋理映射過(guò)的BRDF圖)；