[發(fā)明專利]一種基于光線路徑復用的動態(tài)場景渲染加速方法

有效

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• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113298925B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發(fā)明（設計）人: 鄒劉磊;談欣;孫哲元;朱洪錦;范洪輝
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: G06T15/06
• 分類號: G06T15/06;G06T15/00
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 姜曉鈺

1.一種基于光線路徑復用的動態(tài)場景渲染加速方法，其特征在于：包括預處理步驟與運行時步驟兩個部分，當向場景發(fā)射若干光線并跟蹤相應散射光線以計算圖像時在運行前執(zhí)行預處理步驟，若在運行過程中場景發(fā)生變動時，則執(zhí)行運行時步驟；

所述預處理步驟包括以下步驟：

S1.從光源發(fā)射若干光線，或從視點發(fā)射反向跟蹤的若干光線；

S2.計算各個光線在三維虛擬場景中的傳播路徑，并計算光線與場景中模型的碰撞點信息；

S3.設置光線Light相對應的完整傳播路徑為：從場景中一點開始，經過各個光線散射的碰撞點，直到結束的全體路徑，將其表示為各個碰撞點的連線，即(Point1,Point2,Point3,……,PointN)，記為Path，存儲場景中所有的Path，運行時使用所有的Path即可直接生成靜態(tài)場景對應的圖像，如果場景發(fā)生變動則執(zhí)行以下步驟并重新計算部分Path；

所述運行時步驟包括以下步驟：

S4.選取一隨機數N，隨機選取N段Path并棄用；

S5.對于每一個發(fā)生變動的物體，記變動前為Entity，變動后為Entity’；

S6.遍歷所有的Path，找出所有與Entity或Entity’所碰撞Light，并對其相應的Path進行標記；

S7.對于每個被標記的Path，再次處理被丟棄的路徑段，以發(fā)生碰撞的光線Light其對應Pointstart起點，計算其在Entity’對應三維虛擬場景中的傳播路徑，并進行存儲；

S8.添加N段全新的Path；

所述光線的傳播路徑計算通過路徑追蹤算法實現，所述路徑追蹤算法從空間中某一個點開始，根據該點的物體材質信息或光源屬性或攝像機模型選擇一個光線的傳輸方向，并計算該方向上與下一個物體的碰撞點，以該碰撞點為下一次迭代的起點，同時重復上述過程，直至觸發(fā)預設的光線長度或權重時，算法結束。

2.根據權利要求1所述的一種基于光線路徑復用的動態(tài)場景渲染加速方法，其特征在于：所述光線傳播時采用的光照傳輸方法包括但不僅限于：雙向路徑追蹤、光子映射、虛擬光源等算法。

3.根據權利要求2所述的一種基于光線路徑復用的動態(tài)場景渲染加速方法，其特征在于：依據所述光照傳輸方法確定生成圖像時單個像素的顏色計算，包括光的輻射度計算、光波的計算、能量的計算。

4.根據權利要求1所述的一種基于光線路徑復用的動態(tài)場景渲染加速方法，其特征在于：存儲所述光線路徑所用的空間數據結構包括但不限于：八叉樹、k-d樹、層次包圍盒等存儲結構。

5.根據權利要求1所述的一種基于光線路徑復用的動態(tài)場景渲染加速方法，其特征在于：所述S2中對于傳播路徑中的每一段光線記起點為Pointstart、終點為Pointend，光線路徑則為由Pointstart到Pointend的一條直線段構成，記為Light。

6.根據權利要求1所述的一種基于光線路徑復用的動態(tài)場景渲染加速方法，其特征在于：所述S6中對于每個被標記的Path，將發(fā)生碰撞的光線Light其對應Pointstart之后的所有Point全部丟棄。

7.根據權利要求1所述的一種基于光線路徑復用的動態(tài)場景渲染加速方法，其特征在于：采用Silverlight提供微語言屬性語法來畫出Path。