[發明專利]一種輕量級GPU云烘培Web3D實時全局光照渲染管線

在審

• 申請號: 202110138117.6
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112968950A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 鄭立國;賈金原;邵威;張乾;劉暢
• 申請（專利權）人: 吉林動畫學院;吉林吉動盤古網絡科技股份有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04N21/44;G06T15/50;G06T15/00
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 朱學繪

1.一種輕量級GPU云烘培Web3D實時全局光照渲染管線，應用于全局光照協作式渲染系統，所述渲染系統由負責全局光照的云端和負責直接光照的前端構成，所述云端與前端之間通過WebSocket與WebRTC通信連接，其特征在于，所述渲染管線的實現方法包括以下步驟：

S1，保持云端場景屬性與前端同步，同時前端與相同場景的其余前端點對點連接；

S2，云端基于GPU加速Lightmap烘培，對全局光照進行處理，具體包括：

S201，基于動態預測的方法，得到擴大的FOV數值，實現網絡通訊延遲補償；

S202，使用實時全局光照算法計算屏幕空間全局光照貼圖；

S203，通過UV映射方式，結合插值后處理，增量式更新光照帖圖；

S204，將光照貼圖編碼后使用WebRTC技術流式傳輸至前端；

S3，前端直接光照渲染，利用光照貼圖進行實時全局光照渲染。

2.根據權利要求1所述的輕量級GPU云烘培Web3D實時全局光照渲染管線，其特征在于，所述的步驟S1中，保持云端場景屬性與前端同步，同時前端與相同場景的其余前端點對點連接，具體包括：

統一云端與前端的場景模型，包括命名統一、層級關系統一、單位統一、格式統一、方向統一、模型UV通道數量及數據統一；

云端與前端之間，建立WebSocket、WebRTC連接，云端將已建立連接的相同場景的其他前端列表傳輸至指定的前端；

指定的前端與相同場景的其他前端之間通過WebRTC建立點對點連接；

云端與相同場景的其他前端并行傳輸改動前的輕量化原始場景；

指定的前端將改動的場景數據，包括模型方向、位置、材質信息、光源方向、位置、光強、顏色信息和當前時間信息，通過WebSocket傳遞至云端，云端根據傳遞數據修改場景。

3.根據權利要求1所述的輕量級GPU云烘培Web3D實時全局光照渲染管線，其特征在于，所述的步驟S201，基于動態預測的方法，得到擴大的FOV數值，實現網絡通訊延遲補償，具體包括：

基于場景幀畫面數據、Lightmap全局光照輻照度數據、場景模型網絡數據，使用關注度算法計算出當前幀、上一幀、上上幀關注點位置；

輸入當前幀、上一幀、上上幀關注點位置，使用Dead Reckoning算法計算出下一幀關注點位置，以此為中心建立相機平截頭體，計算出相機方向D′_i+1、位置信息F′_i+1；

輸入當前幀、上一幀、上上幀相機方向、位置信息，使用Dead Reckoning算法計算出下一幀相機方向D″_i+1、位置信息F″_i+1，與上一步計算數據混合，得到最終的下一幀相機方向、位置信息：

D_i+1＝a·D′_i+1+b·D″_i+1 (1)

F_i+1＝a·F′_i+1+b·F″_i+1 (2)

其中，a、b為權重系數，取值為a，b∈[0.0，1.0]且a+b＝1.0，權重比例根據相應的DeadReckoning以及關注度算法手動調節；

以相機當前幀、下一幀方向與位置數據建立平截頭體，計算當前幀、下一幀相機遠平面右上角的點P_i與P_i+1的位置；

根據以下公式計算得到擴大的FOV數值：

其中，α為初始FOV大小，默認值為60°，v₁＝P_i-F_i、v₂＝P_i+1-F_i，F_i為當前幀相機位置，FOV的范圍限制的[60°，120°]內。