[發明專利]一種帶有動態模糊的降低采樣數量的渲染加速方法

有效

• 申請號: 201910865101.8
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110766617B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 鄒劉磊;劉偉豪;徐安琦;戴新元;黃炎;余昊;朱洪錦;范洪輝
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/11
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 滕詣迪

本發明提供了一種帶有動態模糊的降低采樣數量的渲染加速方法，在生成新的一幀圖像時，僅對部分區域進行采樣，最終像素的顏色由連續數次采樣的值加權平均得到。區域被采樣的概率與加權平均時的權重使用相同的概率密度函數計算，其圖像由二階貝塞爾曲線控制，從而獲得可控的基于圖像的動態模糊效果。算法可在采樣中結合幾何的動態模糊算法，以減弱重影問題對視覺效果的影響。對于實時渲染中光線追蹤、光子映射等采樣開銷較大的算法，有效的減少了計算時間，并獲得能夠接受的渲染質量。

技術領域

本發明涉及計算機圖形學實時渲染技術領域，尤其涉及一種帶有動態模糊的降低采樣數量的渲染加速方法。

背景技術

動態模糊在現實生活中，是相機拍攝物體時，曝光的時間中物體移動形成的一種模糊的拖動痕跡。渲染中若無動態模糊，快速移動的物體將在多幀中的多個像素間跳躍，表現為一種時間上的鋸齒。動態模糊的實現主要為基于幾何變化的動態模糊、基于累積緩沖區的動態模糊、基于速度緩沖區的動態模糊三種方式。

基于幾何變化的動態模糊，其改變運動中的幾何體本身，將運動前后的幾何圖形添加到空間中，即模糊幾何體本身。基于累積緩沖區的動態模糊，其通過平均數幀的圖片，以達到動態模糊的效果。基于速度緩沖區的動態模糊，其使用移動速度計算位置差異，并轉換為屏幕空間坐標，以此計算動態模糊。

動態模糊可視作一種時間上的抗鋸齒。相對的，TAA、ATAA等采樣技術，從時間的角度實現了空間上的抗鋸齒。然而現有的抗鋸齒方式使得渲染質量不高，因此，提出一種新的提高渲染質量的方案成為亟待解決的問題。

發明內容

本發明旨在提供一種克服上述問題之一或者至少部分地解決上述任一問題的帶有動態模糊的降低采樣數量的渲染加速方法。

為達到上述目的，本發明的技術方案具體是這樣實現的：

本發明的一個方面提供了一種帶有動態模糊的降低采樣數量的渲染加速方法，渲染圖像中的待渲染區域時，包括：S1，根據概率P(t)決定待渲染區域是否被采樣，其中，P為概率分布函數，t為與上一次采樣的間隔時間；S2，如果待渲染區域被采樣，按時間順序存儲采樣值S_i、采樣的時間t_i，其中i為儲存序號；S3，計算每一個被儲存的采樣值S_i的對應的權重P_i＝P(t_i-t₀)，其中，t₀為被儲存的首個采樣值S₀的采樣時的時間；S4，利用公式計算待渲染區域最終像素的顏色pixel。

其中，在S1之前，方法還包括：確定待渲染畫面中的待渲染區域；確定待渲染畫面中的待渲染區域包括：根據預設圖像分割技術將圖像進行劃分，確定劃分后的圖像作為一個待渲染區域。

其中，預設圖像分割技術包括：提取單像素的某區域、單個像素或多個像素作為待渲染區域；或者利用抗鋸齒技術分割圖像；或者利用SSIM技術分割圖像。

其中，抗鋸齒技術包括但不限于：SSAA、MSAA和HRAA。

其中，概率分布函數通過如下方式進行計算：利用二階貝塞爾曲線變換得到概率密度函數其中，二階貝塞爾曲線的起點為原點、終點為(T_mix，y₂)、控制點為(αT_mix，by₂)；其中，a∈[0，0.5)∪(0.5，1]，b∈[0，1]；T_mix表示像素累加的最大時長或者兩次采樣的最大間隔時間；其中，根據使用情況，配置a，b的數值，以改變函數圖像，將概率分布密度函數F(x)的圖像變化為單調遞增的凹函數、凸函數或線性函數；利用蒙特卡洛方法，由F(x)計算得到概率分布函數：

其中，t≥T_mix時，P(t)＝1。

其中，首次計算P(t)時，P(t)＝1。