CN106228591B - 虚拟现实超高速实时渲染方法 - Google Patents

虚拟现实超高速实时渲染方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106228591B
CN106228591B CN201610548165.1A CN201610548165A CN106228591B CN 106228591 B CN106228591 B CN 106228591B CN 201610548165 A CN201610548165 A CN 201610548165A CN 106228591 B CN106228591 B CN 106228591B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rendering
texture
texture coordinates
virtual reality
image model
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610548165.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106228591A (zh
Inventor
王立军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu August Information Technology Inc
Original Assignee
Jiangsu August Information Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu August Information Technology Inc filed Critical Jiangsu August Information Technology Inc
Priority to CN201610548165.1A priority Critical patent/CN106228591B/zh
Publication of CN106228591A publication Critical patent/CN106228591A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106228591B publication Critical patent/CN106228591B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T13/00—Animation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/006—Mixed reality

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Processing Or Creating Images (AREA)
  • Image Generation (AREA)

Abstract

本发明涉及一种虚拟现实超高速实时渲染方法，包括步骤：A.构建环境参数建立图像模型，对摄像机进行交互控制，将视野的近周和远周区域划分3个不同分辨率的渲染区，将建立的图像模型生成Perlin噪声高度场；B.通过投影网格进行采样建立虚拟图形；C.获取虚拟图形中的顶点数据；D.将各顶点数据映射到坐标系中；E.计算纹理坐标；F.加载纹理坐标；G.在各渲染区混合各种纹理颜色完成渲染。本发明采用渲染区，并分配不同的分辨率比例，匹配用户视野中的不同视敏度，降低了数倍的运算成本，节省了计算机运算资源以及耗电，实现实时渲染的超高速；通过像素渲染和顶点渲染，绘制具有真实感效果的水面。

Description

虚拟现实超高速实时渲染方法
技术领域
本发明虚拟现实技术，尤其涉及一种虚拟现实超高速实时渲染方法。
背景技术
虚拟现实技术(简称VR)又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势、鼠标和键盘等方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间，是一项发展中的、具有深远的潜在应用方向的新技术。
对自然景物的建模和渲染一直是虚拟现实的重要组成部分，同时也是计算机图形学研究的重点和热点。水作为自然景物的一部分，在增加虚拟现实的真实感和沉浸度方面有着非常重要的作用。国内外一些专家提出了很多关于水面的生成与绘制方面的算法和技术，这些技术虽然能生成具有真实感的水面效果，但往往无法满足实时绘制的速度要求；有些能实时生成，但往往采用一些非常简单的建模和光照模型，绘制出来的水面效果真实感不强。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型的虚拟现实超高速实时渲染方法，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种既能绘制具有真实感效果的水面、又能满足实时绘制的速度要求的虚拟现实超高速实时渲染方法。
本发明的虚拟现实超高速实时渲染方法，包括步骤：
A.构建环境参数建立图像模型，对摄像机进行交互控制，将视野的近周和远周区域划分3个不同分辨率的渲染区，将建立的图像模型生成Perlin噪声高度场；
B.通过投影网格进行采样建立虚拟图形；
C.获取虚拟图形中的顶点数据；
D.将各顶点数据映射到坐标系中；
E.计算纹理坐标；
F.加载纹理坐标；
G.在各渲染区混合各种纹理颜色完成渲染。
进一步的，所述步骤A中的3个渲染区的分辨率分别是相对用户注视点分别为100％的分辨率、60％的分辨率和20％的分辨率。
进一步的，所述步骤A中通过叠加正弦波建立图像模型。
进一步的，所述步骤E中纹理坐标包括局部反射纹理坐标、折射纹理坐标和fresnel纹理坐标。
进一步的，所述步骤G中将全局反射的纹理颜色、局部反射的纹理颜色、折射的纹理颜色和fresnel纹理颜色进行混合。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1、采用渲染区，并分配不同的分辨率比例，匹配用户视野中的不同视敏度，降低了数倍的运算成本，节省了计算机运算资源以及耗电，实现实时渲染的超高速；
2、通过像素渲染和顶点渲染，绘制具有真实感效果的水面；
3、通过叠加正弦波构建模型，利用凹凸纹理实现水面的动画效果，通过实时的纹理映射技术实现水面的反射、折射和菲涅尔等水面光照效果。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1，本发明一较佳实施例所述的一种虚拟现实超高速实时渲染方法，包括如下步骤：
A.构建环境参数建立图像模型，对摄像机进行交互控制，将视野的近周和远周区域划分3个不同分辨率的渲染区，将建立的图像模型生成Perlin噪声高度场。
环境参数为：波长、振幅、速度、方向，利用这些参数来定义一个波。对于一个广域水面，通常会有不同方向的波产生交互，为实现水面的动画效果，本发明通过叠加一系列不同频率和振幅的正弦波构建模型。
由于人眼负责观察色彩和细节的视网膜上的视锥细胞的浓度不同，在广阔的视野中，只有一小部分被高度集中观察，任何超出了注视区中心5度以上的东西都会逐渐降低清晰度。拥有高密度视锥细胞的区域叫中央凹，与视野中注视点相对应，通过对摄像机进行交互控制，能够瞬间将用户的目光提供给渲染管道，使注视点中心总能匹配渲染中的全分辨率区域。因此，本发明将视野的近周和远周区域划分3个不同分辨率的渲染区，为获得最佳渲染效果，本发明中的3个渲染区的分辨率分别是相对用户注视点分别为100％的分辨率、60％的分辨率和20％的分辨率。通过采用渲染区，并分配不同的分辨率比例，匹配用户视野中的不同视敏度，只渲染眼睛所要看的，节省了计算机运算资源以及耗电，降低了数倍的运算成本。
本发明通过生成Perlin噪声高度场，可弥补正弦波叠加时细节上的缺失，将由Perlin噪声生成的凹凸纹理映射到水面轮廓上，来展示水面细小的波纹，以提高真实性和真实感。
B.通过投影网格进行采样建立虚拟图形。通过投影网格可进一步增加真实性，可以将凹凸纹理交替映射到水面轮廓上，以获得动态效果。
C.获取虚拟图形中的顶点数据。
D.将各顶点数据映射到坐标系中。
通过在每个顶点位置构造一个坐标系，以使凹凸纹理的扰动量对应坐标系中顶点法向量，以将对应的凹凸映射图法向量从局部切向空间转换到世界坐标系中。
E.计算纹理坐标。具体的，纹理坐标包括局部反射纹理坐标、折射纹理坐标和fresnel纹理坐标。
F.加载纹理坐标。
为实时的把场景渲染成一张纹理，结合顶点数据，通过反射纹理坐标和折射纹理坐标，来动态调整纹理坐标，反映出水波的流动效果，通过加载动态的纹理坐标实现纹理与水面细节的混合。
同时，通过引入fresnel纹理坐标，加强菲涅尔效果，获得更加具有真实感效果的水面。
G.在各渲染区混合各种纹理颜色完成渲染。具体的，将全局反射的纹理颜色、局部反射的纹理颜色、折射的纹理颜色和fresnel纹理颜色进行混合。如此，即可使水面的颜色随着用户的视角发生改变，效果更加真实。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种虚拟现实超高速实时渲染方法，其特征在于，包括步骤：
A.构建环境参数建立图像模型，对摄像机进行交互控制，将视野的近周和远周区域划分3个不同分辨率的渲染区，将建立的图像模型生成Perlin噪声高度场；所述环境参数为波长、振幅、速度和方向，所述步骤A中通过叠加正弦波建立图像模型；
B.通过投影网格进行采样建立虚拟图形；
C.获取虚拟图形中的顶点数据；
D.将各顶点数据映射到坐标系中；
E.计算纹理坐标；
F.加载纹理坐标；
G.在各渲染区混合各种纹理颜色完成渲染；所述步骤G中将全局反射的纹理颜色、局部反射的纹理颜色、折射的纹理颜色和fresnel纹理颜色进行混合。
2.根据权利要求1所述的虚拟现实超高速实时渲染方法，其特征在于：所述步骤A中的3个渲染区的分辨率分别是相对用户注视点分别为100％的分辨率、60％的分辨率和20％的分辨率。
3.根据权利要求1所述的虚拟现实超高速实时渲染方法，其特征在于：所述步骤E中纹理坐标包括局部反射纹理坐标、折射纹理坐标和fresnel纹理坐标。
CN201610548165.1A 2016-07-12 2016-07-12 虚拟现实超高速实时渲染方法 Active CN106228591B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610548165.1A CN106228591B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 虚拟现实超高速实时渲染方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610548165.1A CN106228591B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 虚拟现实超高速实时渲染方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106228591A CN106228591A (zh) 2016-12-14
CN106228591B true CN106228591B (zh) 2020-06-26

Family

ID=57519219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610548165.1A Active CN106228591B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 虚拟现实超高速实时渲染方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106228591B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL290001B2 (en) * 2017-03-17 2023-04-01 Magic Leap Inc Augmented reality data recording technique
US10366540B2 (en) * 2017-03-23 2019-07-30 Htc Corporation Electronic apparatus and method for virtual reality or augmented reality system
CN107085821A (zh) * 2017-04-27 2017-08-22 郑州云海信息技术有限公司 一种gpu‑box服务器vr优化的方法
US10319114B2 (en) * 2017-07-13 2019-06-11 Google Llc Foveated compression of display streams
CN107590859A (zh) * 2017-09-01 2018-01-16 广州励丰文化科技股份有限公司 一种混合现实画面处理方法及服务设备
CN107966693B (zh) * 2017-12-05 2021-08-13 成都合纵连横数字科技有限公司 一种基于深度渲染的车载激光雷达仿真方法
US10650568B2 (en) * 2018-09-13 2020-05-12 Qualcomm Incorporated In-flight adaptive foveated rendering
CN111612915B (zh) * 2019-02-25 2023-09-15 苹果公司 渲染对象以匹配相机噪声

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3572025B2 (ja) * 2001-03-07 2004-09-29 キヤノン株式会社 画像再生装置及び画像処理装置とそれらの方法
CN103345771A (zh) * 2013-06-28 2013-10-09 中国科学技术大学 一种基于建模的图像高效渲染方法
WO2014048400A1 (en) * 2012-09-27 2014-04-03 Huawei Technologies Co., Ltd. Real time visualization of network information
CN104143208A (zh) * 2013-05-12 2014-11-12 哈尔滨点石仿真科技有限公司 一种大规模真实感雪景实时渲染方法
CN105046733A (zh) * 2015-08-25 2015-11-11 克拉玛依红有软件有限责任公司 一种基于三维多纹理贴图方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3572025B2 (ja) * 2001-03-07 2004-09-29 キヤノン株式会社 画像再生装置及び画像処理装置とそれらの方法
WO2014048400A1 (en) * 2012-09-27 2014-04-03 Huawei Technologies Co., Ltd. Real time visualization of network information
CN104143208A (zh) * 2013-05-12 2014-11-12 哈尔滨点石仿真科技有限公司 一种大规模真实感雪景实时渲染方法
CN103345771A (zh) * 2013-06-28 2013-10-09 中国科学技术大学 一种基于建模的图像高效渲染方法
CN105046733A (zh) * 2015-08-25 2015-11-11 克拉玛依红有软件有限责任公司 一种基于三维多纹理贴图方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106228591A (zh) 2016-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106228591B (zh) 虚拟现实超高速实时渲染方法
Eroglu et al. Fluid sketching―Immersive sketching based on fluid flow
CN115082607B (zh) 虚拟角色头发渲染方法、装置、电子设备和存储介质
CN110443872B (zh) 一种具备动态纹理细节的表情合成方法
Yan et al. A non-photorealistic rendering method based on Chinese ink and wash painting style for 3D mountain models
Wang et al. Sketch2map: a game map design support system allowing quick hand sketch prototyping
Sandnes Sketching 3D immersed experiences rapidly by hand through 2D cross sections
CN104484034B (zh) 一种基于手势识别的手势运动基元过渡帧定位方法
Yang et al. Study on the virtual natural landscape walkthrough by using Unity 3D
Yu et al. On generating realistic avatars: dress in your own style
Li Architectural design virtual simulation based on virtual reality technology
de Lima et al. A model for real time ocean breaking waves animation
Lee et al. Real‐time fur simulation and rendering
Jang et al. Multimodal Volume Data Exploration through Mid-Air Haptics
Kanda et al. Sketch2Tooncity: sketch-based city generation using neurosymbolic model
CN117745915B (zh) 一种模型渲染方法、装置、设备及存储介质
Jiang Study on the Artificial Intelligent based Layout of Interior Decorations in Chu Culture Homestay using Mixed Reality Platform
CN117635814B (zh) 基于rgbd数据的可驱动3d数字人体建模方法、系统与设备
Mao et al. Sketch-based virtual human modelling and animation
Li et al. Fast global illumination of dynamic water surface based on two stage rendering
Cosker et al. A FACS validated 3D human facial model
Beebe A Bibliography of Computer Graphics Forum: 1982–2009
Wang et al. Exploration of Animation Design Collaboration Mechanism Combining Mixed Reality and Intelligent CAD System
Bakerman Creating 3D human character mesh prototypes from a single front-view sketch
CN118537488A (zh) 一种元宇宙数字人的渲染方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Super high speed real-time rendering method of virtual reality

Effective date of registration: 20211124

Granted publication date: 20200626

Pledgee: Shandong Dream Vision Intelligent Technology Co.,Ltd.

Pledgor: JIANGSU AUGUST INFORMATION TECHNOLOGY Inc.

Registration number: Y2021980013202