CN106355637A - 一种游戏场景环境渲染方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种游戏场景环境渲染方法，包括：设置关键时间点以及与所述关键时间点相对应的颜色信息和光影信息；在进行游戏场景环境渲染时：利用所设置的关键时间点以及与所述关键时间点相对应的颜色信息，采用差值计算以获取当前时刻的颜色信息；利用所设置的关键时间点以及与所述关键时间点相对应的光影信息，采用三次方贝塞尔公式计算以获取当前时刻的光影信息。本发明仅根据所设置的关键时间点以及与所述关键时间点相对应的颜色信息和光影信息，进而计算推导出任一当前时刻的颜色信息和光影信息，实现了无论玩家何时打开游戏进入到三维场景时，其所看到的游戏场景里，环境光影都不一样，并且游戏场景中的环境光影是在动态变化的效果。

Description

一种游戏场景环境渲染方法

技术领域

本发明涉及游戏技术领域，特别涉及一种游戏场景环境渲染方法。

背景技术

在当今的三维游戏场景中，逼真的环境模拟效果已是最基本的功能。然而无论何时玩家进入游戏，场景中的光影效果都是一样的，没有任何变化。现实环境中那样清晨时的雾气蒙蒙，正午时的晴空万里，傍晚时的残阳晚霞，夜晚时的明月高挂，将成为三维游戏场景的新的功能需求。在这种需求下，场景中模拟一天24小时环境光影技术应运而生。

现有的游戏场景环境渲染技术是将游戏场景中的所有光影效果都是在一天当中抽取某些固定时刻作为采样时刻，分别在时间达到各个采样时刻时依次对应的展现各个采样时刻的光影效果。如果选取的采样时刻数量较少则光影效果的过渡会变的突然，没有渐变的过渡效果；而如果选取的采样时刻数量很多时，虽然能够增强渐变的过渡效果，但会增加固定时刻光影效果的存储空间，并且增多对于光影效果的读取次数而增加数据读取接口的负担。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种游戏场景环境渲染方法，以实现在现实世界中一天内无论玩家何时打开游戏进入到三维场景时，其所看到的游戏场景里，环境光影都不一样，并且在游戏过程中随着时间的推移，游戏场景中的环境光影在动态变化，避免环境光影效果变化的突然性，同时减少数据读取接口的负担。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种游戏场景环境渲染方法，包括：

设置关键时间点以及与所述关键时间点相对应的颜色信息和光影信息；

在进行游戏场景环境渲染时：

利用所设置的关键时间点以及与所述关键时间点相对应的颜色信息，采用差值计算以获取当前时刻的颜色信息；

利用所设置的关键时间点以及与所述关键时间点相对应的光影信息，采用三次方贝塞尔公式计算以获取当前时刻的光影信息。

进一步，所述方法中，将一天中从0点钟到24点钟规范化在0至1中的数值表示。

进一步，所述关键时间点包括一类关键时间点和二类关键时间点。

进一步，所述颜色信息对应于一类关键时间点；

利用所设置的一类关键时间点以及与所述一类关键时间点相对应的颜色信息，采用差值计算以获取当前时刻的颜色信息。

进一步，所述光影信息对应于二类关键时间点；

利用所设置的二类关键时间点以及与所述二类关键时间点相对应的光影信息，采用三次方贝塞尔公式计算以获取当前时刻的光影信息。

进一步，所述颜色信息包括游戏场景的主光颜色、环境光颜色、太阳颜色、雾颜色。

所述光影信息包括游戏场景的主光强度、环境光强度、太阳位置、太阳光强度、雾浓度。

进一步，，利用所设置的一类关键时间点以及与所述一类关键时间点相对应的颜色信息，采用差值计算以获取当前时刻的颜色信息，包括采用以下公式获取当前时刻的颜色信息：

$c=c_1+\frac{c_2-c_1}{t_2-t_1}\×(t-t_1)$

其中，t为当前时刻，c为当前时刻的颜色信息，t₁为位于所述当前时刻以前并与所述当前时刻相邻的一类关键时间点，c₁为位于所述当前时刻以前并与所述当前时刻相邻的一类关键时间点相对应的颜色信息，t₂为位于所述当前时刻以后并与所述当前时刻相邻的一类关键时间点，c₂为位于所述当前时刻以后并与所述当前时刻相邻的一类关键时间点相对应的颜色信息。

进一步，利用所设置的二类关键时间点以及与所述二类关键时间点相对应的光影信息，采用三次方贝塞尔公式计算以获取当前时刻的光影信息，包括采用以下公式获取当前时刻的颜色信息：

B(t)＝P₀(1-t)³+3P₁t(1-t)²+3P₂t²(1-t)+P₃t³

其中，t为当前时刻，B(t)为当前时刻的光影信息；

所述二类关键时间点共为四个，分别为第一二类关键时间点、第二二类关键时间点、第三二类关键时间点、第四二类关键时间点；

若t位于第一二类关键时间点和第二二类关键时间点之间，则P₀和P₁均为所述第一二类关键时间点相对应的光影信息，P₂为所述第二二类关键时间点相对应的光影信息，P₃为所述第三二类关键时间点相对应的光影信息；

若t位于第二二类关键时间点和第三二类关键时间点之间，则P₀为所述第一二类关键时间点相对应的光影信息，P₁为所述第二二类关键时间点相对应的光影信息，P₂为所述第三二类关键时间点相对应的光影信息，P₃为所述第四二类关键时间点相对应的光影信息；

若t位于第三二类关键时间点和第四二类关键时间点之间，则P₀为所述第二二类关键时间点相对应的光影信息，P₁为所述第三二类关键时间点相对应的光影信息，P₂和P₃均为所述第四二类关键时间点相对应的光影信息。

进一步，所述关键时间点以及与所述关键时间点相对应的颜色信息和光影信息均存储于XML文件中。

进一步，所述方法还包括：

将所获取的当前时刻的颜色信息和光影信息设置到游戏场景的渲染底层，以渲染出游戏场景环境效果。

从上述方案可以看出，本发明的游戏场景环境渲染方法中，仅根据所设置的关键时间点以及与所述关键时间点相对应的颜色信息和光影信息，进而计算推导出任一当前时刻的颜色信息和光影信息，由于当前时刻变化的连续性，进而实现了在现实世界中一天内无论玩家何时打开游戏进入到三维场景时，其所看到的游戏场景里，环境光影都不一样，并且在游戏过程中随着时间的推移，游戏场景中的环境光影是在动态变化，进而避免了环境光影效果变化的突然性，同时，由于不必存储任一当前时刻的颜色信息和光影信息，因此也减少了读取颜色信息和光影信息给数据读取接口所造成的负担。

附图说明

图1为本发明的游戏场景环境渲染方法实施例流程图；

图2为采用本发明的游戏场景环境渲染方法的软件运行实施例流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明的游戏场景环境渲染方法，包括：

步骤1、设置关键时间点以及与所述关键时间点相对应的颜色信息和光影信息；

在进行游戏场景环境渲染时，执行以下过程：

步骤2、利用所设置的关键时间点以及与所述关键时间点相对应的颜色信息，采用差值计算以获取当前时刻的颜色信息；

步骤3、利用所设置的关键时间点以及与所述关键时间点相对应的光影信息，采用三次方贝塞尔公式计算以获取当前时刻的光影信息；

步骤4、将所获取的当前时刻的颜色信息和光影信息设置到游戏场景的渲染底层，以渲染出游戏场景环境效果。

其中，步骤2和步骤3的执行不分先后顺序，步骤2和步骤3也可以同时执行。

本发明实施例中，为了便于设置和计算，所述方法中，将一天中从0点钟到24点钟规范化在0至1中的数值表示。本发明实施例中，通过时间的推移，动态计算当前时刻的光影信息并进行实时的游戏场景环境渲染。

本发明实施例中，将环境渲染所使用的参数分为两类，分别是颜色信息和光影信息，针对颜色信息采用差值计算方式，而针对光影信息采用三次方贝塞尔公式计算方式。其中，所述颜色信息包括游戏场景的主光颜色、环境光颜色、太阳颜色、雾颜色；所述光影信息包括游戏场景的主光强度、环境光强度、太阳位置、太阳光强度、雾浓度。之所以针对颜色信息采用差值计算方式，主要考虑到人的视力对关于游戏场景中的颜色的变化相对并不敏感，对于随时刻而渐变的颜色不会产生突变的感觉；之所以针对光影信息采用三次方贝塞尔公式计算方式，主要考虑到人的视力对光强度和位置的变化较为敏感，三次方贝塞尔公式进行计算的结果的过渡效果更好，因此不会产生光强度突然变强或者变弱的突变感。

本发明实施例中，针对于颜色信息和光影信息分别采用了不同的关键时间点进行计算获取。进而所述关键时间点包括一类关键时间点和二类关键时间点；进而所述颜色信息对应于一类关键时间点；利用所设置的一类关键时间点以及与所述一类关键时间点相对应的颜色信息，采用差值计算以获取当前时刻的颜色信息；所述光影信息对应于二类关键时间点；利用所设置的二类关键时间点以及与所述二类关键时间点相对应的光影信息，采用三次方贝塞尔公式计算以获取当前时刻的光影信息。

进一步地，本发明实施例中，步骤2具体包括采用以下公式获取当前时刻的颜色信息：

$c=c_1+\frac{c_2-c_1}{t_2-t_1}\×(t-t_1)$

其中，t为当前时刻，c为当前时刻的颜色信息，t₁为位于所述当前时刻以前并与所述当前时刻相邻的一类关键时间点，c₁为位于所述当前时刻以前并与所述当前时刻相邻的一类关键时间点相对应的颜色信息，t₂为位于所述当前时刻以后并与所述当前时刻相邻的一类关键时间点，c₂为位于所述当前时刻以后并与所述当前时刻相邻的一类关键时间点相对应的颜色信息。

本发明实施例中，步骤3具体包括采用以下公式获取当前时刻的颜色信息：

B(t)＝P₀(1-t)³+3P₁t(1-t)²+3P₂t²(1-t)+P₃t³

上述公式即为三次方贝塞尔公式。其中，t为当前时刻，B(t)为当前时刻的光影信息。

此处需要注意的是，所述二类关键时间点共为四个，分别为第一二类关键时间点、第二二类关键时间点、第三二类关键时间点、第四二类关键时间点；若t位于第一二类关键时间点和第二二类关键时间点之间，则P₀和P₁均为所述第一二类关键时间点相对应的光影信息，P₂为所述第二二类关键时间点相对应的光影信息，P₃为所述第三二类关键时间点相对应的光影信息；若t位于第二二类关键时间点和第三二类关键时间点之间，则P₀为所述第一二类关键时间点相对应的光影信息，P₁为所述第二二类关键时间点相对应的光影信息，P₂为所述第三二类关键时间点相对应的光影信息，P₃为所述第四二类关键时间点相对应的光影信息；若t位于第三二类关键时间点和第四二类关键时间点之间，则P₀为所述第二二类关键时间点相对应的光影信息，P₁为所述第三二类关键时间点相对应的光影信息，P₂和P₃均为所述第四二类关键时间点相对应的光影信息。

本发明实施例中，所述关键时间点以及与所述关键时间点相对应的颜色信息和光影信息均存储于XML(Extensible Markup Language，可扩展标记语言)文件中。

以下结合一个具体实施例，对本发明的游戏场景环境渲染方法进行进一步说明。本实施例以游戏场景的主光颜色和主光强度为例进行说明，环境光颜色、太阳颜色、雾颜色等颜色信息，以及环境光强度、太阳位置、太阳光强度、雾浓度等光影信息可按照主光颜色和主光强度的实施例进行计算。

首先选择XML文件来存储关键时间点的颜色信息和光影信息。以游戏场景的主光颜色和主光强度为例，它们在XML文件中的存储格式如下：

上述XML文件中的存储格式中，mainlightcolor表示游戏场景的主光颜色，mainlightpower表示游戏场景的主光强度。

在实际应用中为了方便计算，本发明是将0点到24点规范化在0到1中表示。而上面的XML文件格式中mainlightcolor的cframe key的值表示一类关键时间点，color的值表示在cframe key时刻的主光颜色值；mainlightpower的nframe key的值表示二类关键时间点，value的值表示在nframe key时刻的主光强度。XML文件中的上述内容即可以用手动添加更改，也可以用专用编辑器编辑后自动生成。

在游戏场景开始渲染之前，将已编辑好的XML数据文件信息读取出来保存在内存中。渲染时给定0到24时的任意当前时刻(对应到0至1中)，根据以下公式计算出任意当前时刻的主光颜色值。

$c=c_1+\frac{c_2-c_1}{t_2-t_1}\×(t-t_1)$

参照上述XML文件存储格式的实例，其中cframe key即一类关键时间点共有7个，分别是第一一类关键时间点(0)，第二一类关键时间点(0.252925)，第三一类关键时间点(0.363194)……第七一类关键时间点(1)。

如果，任意当前时刻为其中第四一类关键时间点(0.499107)和第五一类关键时间点(0.645833)之间的任一时刻时，t₁表示第四一类关键时间点、t₂表示五一类关键时间点，c₁表示第四一类关键时间点的主光颜色值(1 0.945098 0.733333 1)，c₂表示第五一类关键时间点的主光颜色值(1 0.8 0.635294 1)，c则为求得的落入第四一类关键时间点和第五一类关键时间点之间的当前任意时刻的主光颜色值。

需要说明的是，如果当前任意时刻正好是某个一类关键时间点，则直接采用该一类关键时间点的主光颜色值作为当前任意时刻的主光颜色值。

渲染时给定0到24时的任意当前时刻(对应到0至1中)，根据以下公式计算出任意当前时刻的主光强度值。

B(t)＝P₀(1-t)³+3P₁t(1-t)²+3P₂t²(1-t)+P₃t³

参照上述XML文件存储格式的实例，其中nframe key即二类关键时间点共有4个，分别是第一二类关键时间点(0)，第二二类关键时间点(0.5)，第三二类关键时间点(0.75)、第四二类关键时间点(1)。

本实施例中，如果任意当前时刻为其中第一二类关键时间点(0)和第二二类关键时间点(0.5)之间的任一时刻时，P₀和P₁均为第一二类关键时间点(0)的主光强度值(1)，P₂为第二二类关键时间点(0.5)的主光强度值(1.45)，P₃为第三二类关键时间点(0.75)的主光强度值(1.5)；如果任意当前时刻为其中第二二类关键时间点(0.5)和第三二类关键时间点(0.75)之间的任一时刻时，P₀为第一二类关键时间点(0)的主光强度值(1)，P₁为第二二类关键时间点(0.5)的主光强度值(1.45)，P₂为第三二类关键时间点(0.75)的主光强度值(1.5)，P₃为第四二类关键时间点(1)的主光强度值(1)；如果任意当前时刻为其中第三二类关键时间点(0.75)和第四二类关键时间点(1)之间的任一时刻时，P₀为第二二类关键时间点(0.5)的主光强度值(1.45)，P₁为第三二类关键时间点(0.75)的主光强度值(1.5)，P₂和P₃均为第四二类关键时间点(1)的主光强度值(1)。

需要说明的是，如果当前任意时刻正好是某个二类关键时间点，则直接采用该二类关键时间点的主光强度值作为当前任意时刻的主光强度值。

依据上述同样方法获取其它各个颜色信息和光影信息，进而将所获取的当前时刻的颜色信息和光影信息设置到游戏场景的渲染底层，以渲染出游戏场景环境效果。

图2示出了采用本发明方法的软件运行时的流程图。本发明在实际运用中，具体计算执行过程或者附着具体计算执行的模块可在游戏引擎中进行，进而随着游戏的推进实时地进行计算并渲染。

本发明的游戏场景环境渲染方法中，仅根据所设置的关键时间点以及与所述关键时间点相对应的颜色信息和光影信息，进而计算推导出任一当前时刻的颜色信息和光影信息，由于当前时刻变化的连续性，进而实现了在现实世界中一天内无论玩家何时打开游戏进入到三维场景时，其所看到的游戏场景里，环境光影都不一样，并且在游戏过程中随着时间的推移，游戏场景中的环境光影是在动态变化，进而避免了环境光影效果变化的突然性，同时，由于不必存储任一当前时刻的颜色信息和光影信息，因此也减少了读取颜色信息和光影信息给数据读取接口所造成的负担。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种游戏场景环境渲染方法，包括：

设置关键时间点以及与所述关键时间点相对应的颜色信息和光影信息；

在进行游戏场景环境渲染时：

利用所设置的关键时间点以及与所述关键时间点相对应的颜色信息，采用差值计算以获取当前时刻的颜色信息；

利用所设置的关键时间点以及与所述关键时间点相对应的光影信息，采用三次方贝塞尔公式计算以获取当前时刻的光影信息。

2.根据权利要求1所述的游戏场景环境渲染方法，其特征在于：

所述方法中，将一天中从0点钟到24点钟规范化在0至1中的数值表示。

3.根据权利要求2所述的游戏场景环境渲染方法，其特征在于：

所述关键时间点包括一类关键时间点和二类关键时间点。

4.根据权利要求3所述的游戏场景环境渲染方法，其特征在于：

所述颜色信息对应于一类关键时间点；

利用所设置的一类关键时间点以及与所述一类关键时间点相对应的颜色信息，采用差值计算以获取当前时刻的颜色信息。

5.根据权利要求3所述的游戏场景环境渲染方法，其特征在于：

所述光影信息对应于二类关键时间点；

利用所设置的二类关键时间点以及与所述二类关键时间点相对应的光影信息，采用三次方贝塞尔公式计算以获取当前时刻的光影信息。

6.根据权利要求1所述的游戏场景环境渲染方法，其特征在于：

所述颜色信息包括游戏场景的主光颜色、环境光颜色、太阳颜色、雾颜色。

所述光影信息包括游戏场景的主光强度、环境光强度、太阳位置、太阳光强度、雾浓度。

7.根据权利要求4所述的游戏场景环境渲染方法，其特征在于，利用所设置的一类关键时间点以及与所述一类关键时间点相对应的颜色信息，采用差值计算以获取当前时刻的颜色信息，包括采用以下公式获取当前时刻的颜色信息：

$c=c_1+\frac{c_2-c_1}{t_2-t_1}\×(t-t_1)$

其中，t为当前时刻，c为当前时刻的颜色信息，t₁为位于所述当前时刻以前并与所述当前时刻相邻的一类关键时间点，c₁为位于所述当前时刻以前并与所述当前时刻相邻的一类关键时间点相对应的颜色信息，t₂为位于所述当前时刻以后并与所述当前时刻相邻的一类关键时间点，c₂为位于所述当前时刻以后并与所述当前时刻相邻的一类关键时间点相对应的颜色信息。

8.根据权利要求5所述的游戏场景环境渲染方法，其特征在于，利用所设置的二类关键时间点以及与所述二类关键时间点相对应的光影信息，采用三次方贝塞尔公式计算以获取当前时刻的光影信息，包括采用以下公式获取当前时刻的颜色信息：

B(t)＝P₀(1-t)³+3P₁t(1-t)²+3P₂t²(1-t)+P₃t³

其中，t为当前时刻，B(t)为当前时刻的光影信息；

所述二类关键时间点共为四个，分别为第一二类关键时间点、第二二类关键时间点、第三二类关键时间点、第四二类关键时间点；

若t位于第一二类关键时间点和第二二类关键时间点之间，则P₀和P₁均为所述第一二类关键时间点相对应的光影信息，P₂为所述第二二类关键时间点相对应的光影信息，P₃为所述第三二类关键时间点相对应的光影信息；

若t位于第二二类关键时间点和第三二类关键时间点之间，则P₀为所述第一二类关键时间点相对应的光影信息，P₁为所述第二二类关键时间点相对应的光影信息，P₂为所述第三二类关键时间点相对应的光影信息，P₃为所述第四二类关键时间点相对应的光影信息；

若t位于第三二类关键时间点和第四二类关键时间点之间，则P₀为所述第二二类关键时间点相对应的光影信息，P₁为所述第三二类关键时间点相对应的光影信息，P₂和P₃均为所述第四二类关键时间点相对应的光影信息。

9.根据权利要求2所述的的游戏场景环境渲染方法，其特征在于：

所述关键时间点以及与所述关键时间点相对应的颜色信息和光影信息均存储于XML文件中。

10.根据权利要求1至9任一项所述的游戏场景环境渲染方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所获取的当前时刻的颜色信息和光影信息设置到游戏场景的渲染底层，以渲染出游戏场景环境效果。