[發(fā)明專利]一種輕量級GPU云烘培Web3D實時全局光照渲染管線

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• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112968950A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭立國;賈金原;邵威;張乾;劉暢
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林動畫學(xué)院;吉林吉動盤古網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11616
• 代理人: 朱學(xué)繪

1.一種輕量級GPU云烘培Web3D實時全局光照渲染管線，應(yīng)用于全局光照協(xié)作式渲染系統(tǒng)，所述渲染系統(tǒng)由負(fù)責(zé)全局光照的云端和負(fù)責(zé)直接光照的前端構(gòu)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(xiàn)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(tài)預(yù)測的方法，得到擴大的FOV數(shù)值，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(jié)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(shù)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(jù)權(quán)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(tǒng)一云端與前端的場景模型，包括命名統(tǒng)一、層級關(guān)系統(tǒng)一、單位統(tǒng)一、格式統(tǒng)一、方向統(tǒng)一、模型UV通道數(shù)量及數(shù)據(jù)統(tǒng)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(shù)據(jù)，包括模型方向、位置、材質(zhì)信息、光源方向、位置、光強、顏色信息和當(dāng)前時間信息，通過WebSocket傳遞至云端，云端根據(jù)傳遞數(shù)據(jù)修改場景。

3.根據(jù)權(quán)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(tài)預(yù)測的方法，得到擴大的FOV數(shù)值，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊延遲補償，具體包括：

基于場景幀畫面數(shù)據(jù)、Lightmap全局光照輻照度數(shù)據(jù)、場景模型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，使用關(guān)注度算法計算出當(dāng)前幀、上一幀、上上幀關(guān)注點位置；

輸入當(dāng)前幀、上一幀、上上幀關(guān)注點位置，使用Dead Reckoning算法計算出下一幀關(guān)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(dāng)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(shù)據(jù)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(quán)重系數(shù)，取值為a，b∈[0.0，1.0]且a+b＝1.0，權(quán)重比例根據(jù)相應(yīng)的DeadReckoning以及關(guān)注度算法手動調(diào)節(jié)；

以相機當(dāng)前幀、下一幀方向與位置數(shù)據(jù)建立平截頭體，計算當(dāng)前幀、下一幀相機遠(yuǎn)平面右上角的點P_i與P_i+1的位置；

根據(jù)以下公式計算得到擴大的FOV數(shù)值：

其中，α為初始FOV大小，默認(rèn)值為60°，v₁＝P_i-F_i、v₂＝P_i+1-F_i，F(xiàn)_i為當(dāng)前幀相機位置，F(xiàn)OV的范圍限制的[60°，120°]內(nèi)。