[發明專利]在渲染中將光場作為更好的背景

在審

• 申請號: 201811208335.7
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109685882A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: D·賽貝特
• 申請（專利權）人: 輝達公司
• 主分類號: G06T15/20
• 分類號: G06T15/20;G06T15/50
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 高偉;婁曉丹

本公開所介紹的方法和系統使用四維(4D)光場作為場景的背景，而不是2D背景圖像。計算光場的實現需要大量的處理能力、數據存儲和時間(甚至使用當前可用的硬件)，所介紹的方法和系統在渲染場景之前計算和存儲光場。為了減少在渲染過程期間存儲和訪問光場的時間，所介紹的方法和系統還使用改進的視頻編解碼器來將光場壓縮和解壓縮為2D圖像。

相關申請的交叉引用

本申請要求丹尼爾·賽伯特(Daniel Seibert)于2017年10月17日提交的題為“在渲染中將光場作為更好的背景(LIGHT FIELDS AS BETTER BACKGROUNDS IN RENDERING)”的美國臨時申請序列號62/573,384的權益，在此該臨時申請與本申請被共同轉讓，其全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本申請總地涉及渲染圖像，更具體地，涉及渲染圖像中的背景。

背景技術

在計算機圖形中，例如，非實時的、基于物理的渲染、捕獲的(例如，高動態范圍(HDR)照片)或渲染的(例如，天空模型)圖像通常用于背景。這些圖像可以用作環境地圖，其用作環繞背景圖像和場景的光源，和/或用作背板，其用作固定遠景背景圖像。這些圖像被稱為“背景圖像”。

當背景圖像用于圍繞和照亮場景時，背景圖像中的特征看起來不可信，因為場景的虛擬視點(例如，相機位置)偏離原始位置，即背景被捕獲或生成的位置。例如，當觀看場景的相機的位置移動并偏離原始位置時，背景圖像中更靠近相機的一些特征不會像在現實生活中那樣相對于那些距離更遠的特征偏移。此外，背景圖像中的所有表面看起來都是漫反射的，例如，不會發生反射和折射效應。

這是因為由于背景圖像是二維(2D)圖像，因此正確觀看背景圖像的唯一視點是原始位置，并且根據定義，背景圖像中的環境是無限遠的。正確照亮場景的方向數據只能從原始位置獲得。因此，當投影到世界空間中時，背景圖像變得與視圖獨立并且缺乏視差，并且不能提供新穎的照明信息。

當隱身遮擋體(matte object)用作背景圖像的一部分時，也會發生上述問題。隱身遮擋體是占位符幾何圖形，其作為背景圖像中選定物體的替代圖形而添加。它們用于模擬計算機生成的(“合成”)前景物體與背景之間的交互，例如前景物體將陰影投射到隱身遮擋體上或在隱身遮擋體中看到前景物體的反射。由于隱身遮擋體的外觀是從背景圖像的像素導出的，因此當視點與原始位置不同時，隱身遮擋體看起來也是漫反射且不可信，并且缺少視差。注意，當考慮反射和折射時，視點總是不同于原始位置。

附圖說明

現在結合附圖參考以下描述，其中：

圖1示出了根據本公開的原理的采用光場作為渲染中的背景的方法的流程圖；以及

圖2示出了根據例如在圖1的上下文中所討論的本公開的原理的、被配置為執行采用光場作為渲染中的背景的方法的示例計算機系統的框圖。

具體實施方式

所介紹的方法和系統通過使用四維(4D)光場而不是2D背景圖像作為場景的背景來克服所有上述問題。實現光場的計算需要大量的處理能力、數據存儲和時間(甚至使用當前可用的硬件)，所介紹的方法和系統在渲染場景之前計算和存儲光場。為了減少在渲染過程期間存儲和訪問光場的時間，所介紹的方法和系統可以使用改進的視頻編解碼器來將光場壓縮和解壓縮為2D圖像。

在渲染期間，所介紹的方法和系統訪問并使用所存儲的4D光場作為場景的背景。所介紹的方法和系統將光線投射到場景中以模擬光與場景的前景和背景的交互。當光線照射到(hit)背景或離開場景時，所介紹的方法和系統會查找來自4D光場的值以確定4D光場對所述交互的貢獻。