[發明專利]基于微表面理論的高頻材質渲染方法及系統

有效

• 申請號: 202010598143.2
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111784816B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 徐延寧;朱君秋;王璐;孟祥旭
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06T15/50
• 分類號: G06T15/50
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

本發明公開了基于微表面理論的高頻材質渲染方法及系統，包括：對待渲染的高頻材質，提取高頻幾何特征；對高頻幾何特征的位置分布和法向分布進行重構，得到高頻材質模型；對高頻材質模型進行擬合；對擬合后的高頻材質模型進行渲染，得到渲染的高頻材質。

技術領域

本申請涉及圖形真實感渲染技術領域，特別是涉及基于微表面理論的高頻材質渲染方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提到了與本申請相關的背景技術，并不必然構成現有技術。

高頻材質渲染方法是一種被高效的基于物理的真實感渲染方法，可以有效模擬真實世界中的光與高頻物體相互作用后產生的閃光和復雜的各向異性高光分布等光學效果，是一種內存友好的，一致的高頻材質的渲染方法。

由于高頻材質表面特征是離散變化的，具有原始的蒙特卡洛點采樣難以捕捉材質的高頻信息，所需采樣率極高，不能直接應用于工業界。

近期，基于四維波瓣混合的重構在離散高頻材質的渲染上取得了成功，但這個方法仍舊需要大的內存和渲染時間的開銷且不適用于結構化高頻材質的渲染。專門用于解決結構化高頻材質的方法利用濾波保存主要特征，模擬復雜的各項異性高光分布，但是單純的濾波會將離散的高頻特征過濾，因此不能模擬閃光的特征。

結合重構和濾波的思想可以滿足所有高頻材質的渲染要求，重構可以忠實地表示高頻變化的空間特征，濾波方法可以加速渲染。然而在實驗過程中，發現以往使用的重構方案是重構全部空間變化的高頻特征，帶來了的存儲空間，內存和時間上的額外開銷。同時，以往針對方向空間的法線濾波無法保持空間變化的高頻特征。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本申請提供了基于微表面理論的高頻材質渲染方法及系統；能夠有效地渲染所有高頻材質，在與以往提出的方法保持相同渲染質量的同時提供了兩個數量級的存儲空間減少和預處理時間加速。

第一方面，本申請提供了基于微表面理論的高頻材質渲染方法；

基于微表面理論的高頻材質渲染方法，包括：

對待渲染的高頻材質，提取高頻幾何特征；

對高頻幾何特征的位置分布和法向分布進行重構，得到高頻材質模型；

對高頻材質模型進行擬合；

對擬合后的高頻材質模型進行渲染，得到渲染的高頻材質。

第二方面，本申請提供了基于微表面理論的高頻材質渲染系統；

基于微表面理論的高頻材質渲染系統，包括：

特征提取模塊，其被配置為：對待渲染的高頻材質，提取高頻幾何特征；

重構模塊，其被配置為：對高頻幾何特征的位置分布和法向分布進行重構，得到高頻材質模型；

擬合模塊，其被配置為：對高頻材質模型進行擬合；

渲染模塊，其被配置為：對擬合后的高頻材質模型進行渲染，得到渲染的高頻材質。

第三方面，本申請還提供了一種電子設備，包括：一個或多個處理器、一個或多個存儲器、以及一個或多個計算機程序；其中，處理器與存儲器連接，上述一個或多個計算機程序被存儲在存儲器中，當電子設備運行時，該處理器執行該存儲器存儲的一個或多個計算機程序，以使電子設備執行上述第一方面所述的方法。

第四方面，本申請還提供了一種計算機可讀存儲介質，用于存儲計算機指令，所述計算機指令被處理器執行時，完成第一方面所述的方法。

第五方面，本申請還提供了一種計算機程序(產品)，包括計算機程序，所述計算機程序當在一個或多個處理器上運行的時候用于實現前述第一方面任意一項的方法。