一种基于室内场景均匀分块的实时全局光照渲染方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111179404A(43)申请公布日2020.05.19(21)申请号201911282459.4(22)申请日2019.12.13(71)申请人江苏艾佳家居用品有限公司地址211100江苏省南京市江宁区科学园芝兰路18号(72)发明人陈旋周海王立森(74)专利代理机构南京正联知识产权代理有限公司32243代理人邓唯(51)Int.Cl.G06T15/20(2011.01)G06T15/80(2011.01)G06T15/50(2011.01)G06T15/04(2011.01)G06F30/13(2020.01)权利要求书2页说明书5页附图5页(54)发明名称一种基于室内场景均匀分块的实时全局光照渲染方法(57)摘要本发明公开了一种基于室内场景均匀分块的实时全局光照渲染方法，具体包含如下步骤；建立室内场景均匀分块Tile的数学模型；将场景均匀分块并将分块信息存入3D纹理；建立3D纹理的各级Mipmap；对3D纹理进行圆锥体追踪；基于室内均匀分块Tile数学模型的算法实现流程，本发明大幅减少了设计师调整场景后为了预览效果而花费的离线渲染时间，避免了设计师手动补光造成的多余工作量，帮助设计师实时预览最终渲染效果，优化了设计师频繁地调整材质参数，帮助设计师及时调整光照位置、强度、角度、颜色，加快了设计师工作流；确保了设计师在家装设计过程中，可便捷高效高精度地产出室内场景渲染的光照方案。CN111179404ACN111179404A权利要求书1/2页1.一种基于室内场景均匀分块的实时全局光照渲染方法，其特征在于：具体包含如下步骤；步骤1，建立室内场景均匀分块Tile的数学模型；步骤1.1，将场景均匀分块并将分块信息存入3D纹理；步骤1.2，建立3D纹理的各级Mipmap；步骤1.3，对3D纹理进行圆锥体追踪；步骤2，基于室内均匀分块Tile数学模型的算法实现流程，具体包含如下步骤；步骤2.1，分块化：将场景里的网格模型进行均匀的分块，每个分块包含区域内的模型三角形信息和相应的材质信息，对块内的三角形的法线Normal和材质参数金属度Metallic/粗糙度Roughness/高光Specular进行平均，用于计算光照的辐射亮度；步骤2.2.块照明：对于每一个块，依次注入所有相关光源的照明，光源方向LightDirection为光照计算模型采用漫反射拉姆波特数学模型DiffuseLambertian；块的辐射亮度：Radiance=DiffuseLambertian(Normal,LightDirection,Metallic,Roughnes,Specular)；Radiance为辐射亮度；根据漫反射拉姆波特数学模型，传入法线/光源方向/金属度/粗糙度/高光得到辐射亮度；步骤2.3，建立照明块对应的各级Mipmap：每一级Mip对上一级Mip进行累加计算；Mip1_Radiance=Average(Mip0_Radiance,Area)；第1级的亮度密度Mip1_Radiance是对第0级亮度密度Mip0_Radiance相应空间Area的平均Average步骤2.4，块的圆锥体追踪：块的圆锥体方向和角度选择：方向为与块的法线Normal夹角分别为0度、30度、45度方向，圆锥体的角度为30度，辐射亮度的计算，Cube[i]为圆锥体内的第i级立方体区域；总的辐射亮度TotalRadiance=Sum(Cube[i])累加Sum每一个Cube；最后一级Cube前，依次累加每个Cube整个体积内的亮度；最后一级Cube，累加体积只是最后一级Cube整个体积的一部分；步骤2.5，光照逐个块的第一次反弹：反弹是光照照射到场景网格物体后向各个方向进行反射，光线在场景里的第一次反弹，以块为单位接收到各个方向的反弹光线，各个块积分所有反弹光线的辐射亮度得到总的入射辐射亮度；积分过程通过圆锥体追踪进行近似，采样块照明后的3D纹理；可在获得物理真实结果的同时极大加速传统的积分过程，结果写入新的3D纹理；步骤2.6.光照逐个像素的二次反弹：在场景里光照的第二次反弹，累计出步骤2.5第一次反弹后的辐射亮度；在屏幕上以逐个像素为单位接收各个方向反弹光线的辐射亮度累计，通过累加步骤2.4中多个圆锥体追踪，采样步骤2.5第一次反弹后得到的亮度3D纹理，得到更加平滑精细的辐射亮度累计，代入步骤2.2的辐射亮度计算公式得到像素的最终辐射亮度；将最终辐射亮度呈现在屏幕像素上。2CN111179404A权利要求书2/2页2.根据权利要求1所述的一种基于室内场景均匀分块的实时全局光照渲染方法，其特征在于：在一个实施方式中，在步骤1.1中，分块信息具体包含：a>亮度密度RadianceDen