一种物理实时渲染三维场景的方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102467752A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102467752A(43)申请公布日2012.05.23(21)申请号201010533695.1(22)申请日2010.11.05(71)申请人上海威塔数字科技有限公司地址201203上海市张江高科技园区达尔文路88号2幢410室(72)发明人袁桦张玉赖齐(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225代理人赵继明(51)Int.Cl.G06T15/50(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书66页页附图附图33页(54)发明名称一种物理实时渲染三维场景的方法及系统(57)摘要本发明涉及一种物理实时渲染三维场景的方法，该方法包括以下步骤：1)加载模型到三维场景；2)使用至少一种更新应用到三维场景；3)更新三维场景的照明；4)物理光谱计算；5)实时渲染包含实时交互显示的三维摄像机；该系统包括输入设备、处理模块、显示模块。与现有技术相比，本发明具有可使阴影、光线、物体、材质都能实时高质量改变，且三维摄像机、场景能够以交互的方式进行实时渲染，达到实时交互的图像显示，实现数字三维场景可通过更新直接全局照明和间接照明以及其它因素如焦散、折射、反射和高光反射产生的3D模型从而以具有照片级真实感、高质量、实时的方式显示，还原更真实的图像等优点。CN1024675ACN102467752A权利要求书1/1页1.一种物理实时渲染三维场景的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)加载模型到三维场景；2)使用至少一种更新应用到三维场景；3)更新三维场景的照明；4)物理光谱计算；5)实时渲染包含实时交互显示的三维摄像机。2.根据权利要求1所述的一种物理实时渲染三维场景的方法，其特征在于，所述的步骤1)具体为，高动态范围渲染导入物体的三维场景。3.根据权利要求2所述的一种物理实时渲染三维场景的方法，其特征在于，所述的高动态范围渲染包括：加载高动态范围球形场景；闭合高动态范围场景；实时添加阴影至高动态范围场景。4.根据权利要求1所述的一种物理实时渲染三维场景的方法，其特征在于，所述的步骤2)中的更新应用包括：更新场景的背景；更新场景中摄像机镜头角度及位置；更新场景中的照明；更新材质。5.根据权利要求4所述的一种物理实时渲染三维场景的方法，其特征在于，所述的更新材质具体为，通过漫反射、光子映射、高光和镜面反射参数显示场景物体的材质，以及实时更新材质的参数。6.根据权利要求1所述的一种物理实时渲染三维场景的方法，其特征在于，所述的步骤3)具体为，更新直接和间接照明，以及更新至少一个焦散、折射、反射和高光反射。7.根据权利要求1所述的一种物理实时渲染三维场景的方法，其特征在于，所述的步骤5)中的实时渲染具体为，渲染一次反射形成的直接光照和两次反射形成的间接光照实时更新。8.一种物理实时渲染三维场景的系统，其特征在于，该系统包括输入设备、处理模块、显示模块，所述的输入设备与处理模块相连，所述的处理模块与显示模块相连，所述的输入模块包括键盘、鼠标、手写板，所述的处理模块包括数据处理模块和软件数据处理模块。2CN102467752A说明书1/6页一种物理实时渲染三维场景的方法及系统技术领域[0001]本发明涉及一种计算机图形学领域，尤其是涉及一种物理实时渲染三维场景的方法及系统。背景技术[0002]计算机图形学领域，人们研究出了不少模拟场景光照效果的方法。曾经流行的一种局部光照渲染的方法是，通过建立物体和场景的三维模型及设定虚拟光源，用数学模型处理光源、物体与光源的简单几何关系、物体表面材质，计算此光源在模型上形成的反射效果。这种局部光照渲染方法的仿真程度并不高，它的巨大局限是，对物体及光源间几何关系化简过渡，只计算物体及光源的关系，而忽略了场景内各物体对光路的影响，从而略去了许多诸如阴影、折射、多次反射等效果。再者，由于光源建模的困难，这种方法多数只用来处理有限的点状光源或平行光源。[0003]对图片质量要求较高的情况下，人们使用光线跟踪的方法。这种方法通过选取一定数量的“光子”，根据几何光学定理模拟这些光子的传播，从而计算出最终的图像。一种比较主流的光线跟踪算法称为MonteCarloRayTracing。这种方法的优点是，创造出来的图像真实度极高。而缺点则为，由于选取光子数量极大，光子运动路径计算耗时，光线跟踪虽能达成很好的图像效果，但运算时间长，若要实时渲染动画场景，则需运用大量CPU同时计算。[0004]全局照明(GlobalIllumination)明技术可以生成具有真实感的图像.模拟光在虚拟场景中的传播行为，可以得到现实世界中的各种光影效果，包括光源与物体直接作用产生的直接光照明效果，以及由于光能在物体之间的相互反