[發明專利]一種真實感服裝渲染中的鐳射面料實時渲染方法

有效

• 申請號: 202110426717.2
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113096230B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 朱浩棟;郭亮;駱立康;劉郴;金小剛
• 申請（專利權）人: 浙江凌迪數字科技有限公司
• 主分類號: G06T15/20
• 分類號: G06T15/20;G06T15/80;G06T15/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 高佳逸;胡紅娟

本發明公開了一種真實感服裝渲染中的鐳射面料實時渲染方法，包括步驟：(1)根據用戶輸入的五個固定顏色值，以及用戶輸入的色相偏移系數，計算得到經過色相偏移之后的五個固定顏色值；(2)根據攝影機的觀察方向與被觀察面料的法線方向夾角，計算出觀察系數；(3)以事先確定的五個常數為輸入值，經過色相偏移之后的五個固定顏色值為輸出值建立散點圖，然后將觀察系數作為輸入值，使用插值的方法獲取輸出的顏色值，即鐳射顏色值；(4)根據鐳射顏色值、用戶輸入的鐳射光滑度計算得到鐳射部分渲染結果；(5)根據用戶輸入的鐳射權重以及使用基于物理的渲染計算得到的原有渲染結果值，計算得到最終渲染結果值。

技術領域

本發明涉及實時渲染技術領域，具體涉及一種真實感服裝渲染中的鐳射面料實時渲染方法。

背景技術

鐳射面料是一種復雜的具有特殊光學特性的材料。該面料的圖案隨著觀察方向與面料法線的夾角改變而變化。最近流行的一種鐳射面料多用于羽絨服以及其他外套的制作，其有著不同程度的純色色彩變幻效果。這種鐳射面料也被稱作彈力鐳射面料，它的原理和光柱鐳射紙相似，都是通過光柵將不同顏色對應到不同的衍射角上，從而實現顏色隨著觀察角度而逐漸發生變化的特點。其原理的本質是一種全息光照技術。

面料實時渲染所調用的圖形庫程序編程接口為OpenGL。OpenGL是用于渲染2D、3D矢量圖形的跨語言、跨平臺的應用程序編程接口。OpenGL存在于Windows，部分UNIX平臺和Mac OS，利用了圖形加速硬件以高效實現渲染。這些實現一般由顯示設備廠商提供，而且非常依賴于該廠商提供的硬件。它嚴格規范了圖形庫中每個函數的執行與輸出，并封裝了圖形庫函數的內部實現，是常用的圖形庫程序編程接口之一。本發明所涉及的內容主要與OpenGL的片段著色器編程部分相關，其編程語言使用GLSL語言。

面料實時渲染所用的渲染方法為前向渲染。與延遲渲染不同，前向渲染僅渲染一次就能夠得到最終的渲染結果。前向渲染與延遲渲染相比，其弱點在于前向渲染無法很好地處理多光源的情況，而服裝渲染由于其目的是渲染較小范圍內的服裝，環境光就能夠較好地滿足光源效果。而前向渲染的優勢在于其速度快且占用顯存小，更適合復雜渲染的實時渲染。前向渲染的一次渲染主要包括了頂點數據傳入、頂點著色、曲面細分、幾何著色、片元分裝、片元剔除、光柵化、片段著色、測試與混合等步驟。而本發明是對渲染過程中的片段著色器過程進行編程，這主要是在計算每一個像素的最終顏色。

面料實時渲染所用到的計算方法是基于物理的渲染(PBR)的改進方法。基于物理的渲染將出射光區分為散射與反射部分，并遵循能量守恒的定律進行計算。其考慮了界面的微表面分布特點以及菲涅爾效應，使渲染的結果更接近于真實，是最常用的渲染計算方法。但是該方法主要適用于較常見的簡單表面和折射性較差或不透光的材質。

目前主流的基于物理的渲染模型將材質的表面結構簡化微表面模型，故不會不考慮鐳射面料表面的細小光照所產生的鐳射現象。鐳射面料由于其獨特的微表面結構而擁有獨特的光學特性，難以被通用的渲染模型所涵蓋。且目前，我國真實感服裝仿真軟件大部分都不支持鐳射面料的實時渲染，鐳射材料的原理和渲染處于理性探討階段，與實際應用聯系不夠，且沒有任何方法可以使用軟件現有的材質模型來達到鐳射面料的渲染效果。

發明內容

針對上述技術問題以及本領域存在的不足之處，本發明提供了一種真實感服裝渲染中的鐳射面料實時渲染方法，能夠實時地渲染鐳射面料并且其真實感滿足了應用需求。采用所述渲染方法所得到的渲染結果保證了鐳射面料渲染的真實性和實時性。

一種真實感服裝渲染中的鐳射面料實時渲染方法，包括步驟：

(1)根據用戶輸入的五個固定顏色值，以及用戶輸入的色相偏移系數，計算得到經過色相偏移之后的五個固定顏色值；

(2)根據攝影機的觀察方向與被觀察面料的法線方向夾角，計算出觀察系數；