CN108171784B - 一种渲染方法及终端 - Google Patents

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CN108171784B CN201711406105.7A CN201711406105A CN108171784B CN 108171784 B CN108171784 B CN 108171784B CN 201711406105 A CN201711406105 A CN 201711406105A CN 108171784 B CN108171784 B CN 108171784B
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Abstract

本发明提供了一种渲染方法及终端，其方法包括以下步骤：获取目标物体上目标区域在世界坐标系中的目标位置信息；根据所述目标位置信息，计算得到所述目标区域的法线信息；通过法线信息计算到目标区域的法线变换矩阵，并根据所述法线变换矩阵计算得到UV空间的基向量；根据所述目标位置信息及所述基向量，计算得到UV坐标信息；根据所述UV坐标信息，在所述目标物体对应的UV图像中进行渲染。本发明解决了目标区域在UV空间渲染时，会出现拉升、截断现象的问题。

Description

一种渲染方法及终端
技术领域
本发明涉及渲染技术领域，尤其涉及一种渲染方法及终端。
背景技术
在三维建模中，经常被用户观察，显示优先度较高的区域，建模师往往会为其分配较高大的纹理映射(UV)空间，而对于一些用户很难看见，显示优先度较低的区域建模师在建模时，往往会为其分配较少的纹理映射(UV)空间。这种建模方式不仅仅有利于提高计算机渲染效率，而且还有利于提高计算机渲染绘制画面表现。但这种建模方式往往会导致模型纹理映射空间不连续，极大地提高了贴花计算的难度。
为了保证贴花质量，传统纹理拼接技术需要建模师保证模型纹理映射空间连续，该技术无法在纹理映射空间不连续的模型上拼合纹理，并且贴花纹理映射表现(平移，旋转，缩放，贴花精度等)会受到被贴花物体的纹理坐标分布影响。而业内主流的屏幕空间贴花技术(Screen Space Decal，SSD)需要投影立方几何体来构建纹理坐标，屏幕空间贴花技术虽然不要求模型纹理映射空间连续，但要求场景深度变化连续。否则就会出现边界拉伸现象。故传统贴花技术都有自己明显的技术缺陷，不具有广泛的适用性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：本发明提供了一种渲染方法及终端，解决了目标物体上的目标区域在UV空间渲染时，不出现拉升、截断现象。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种渲染方法，包括以下步骤：
S1：获取目标物体上目标区域在世界坐标系中的目标位置信息；
S2：根据所述目标位置信息，计算得到所述目标区域的法线信息；通过法线信息计算到目标区域的法线变换矩阵，并根据所述法线变换矩阵计算得到UV空间的基向量；
S3：根据所述目标位置信息及所述基向量，计算得到UV坐标信息；
S4：根据所述UV坐标信息，在所述目标物体对应的UV图像中进行渲染。
本发明还提供了一种渲染终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
S1：获取目标物体上目标区域在世界坐标系中的目标位置信息；
S2：根据所述目标位置信息，计算得到所述目标区域的法线信息；通过法线信息计算到目标区域的法线变换矩阵，并根据所述法线变换矩阵计算得到UV空间的基向量；
S3：根据所述目标位置信息及所述基向量，计算得到UV坐标信息；
S4：根据所述UV坐标信息，在所述目标物体对应的UV图像中进行渲染。
本发明的有益效果为：
本发明提供的一种渲染方法及终端，通过获取目标区域在世界坐标系中的目标位置信息，计算得到目标区域的法线信息，并计算得到相应的法线变换矩阵，从而得到UV空间中对应的基向量；根据所述目标位置信息及所述基向量，计算得到UV坐标信息，从而在与目标物体对应的UV图像进行渲染。本发明不要求目标物体在其对应的纹理映射空间连续，通过获取目标区域的世界坐标信息，计算对应的UV坐标，只要目标物体具有拓扑几何关系(即目标物体为拓扑几何物体)，计算得到的UV坐标值必然连续(在目前三维游戏产业中，大部分的模型均为拓扑几何模型)。因此通过上述方法，根据像素的世界坐标计算得到的UV坐标也必然连续变化。因此不论目标物体多复杂，其上的贴花(目标区域)都并不会出现贴花截断和贴花拉伸现象。
附图说明
图1为根据本发明实施例的一种渲染方法的主要步骤示意图；
图2为根据本发明实施例的一种渲染终端的结构示意图；
标号说明：
1、存储器；2、处理器。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
本发明最关键的技术构思为：获取目标区域在世界坐标系中的目标位置信息，计算得到目标区域的法线信息，并计算得到相应的法线变换矩阵，从而得到UV空间中对应的基向量；根据所述目标位置信息及所述基向量，计算得到UV坐标信息，从而在与目标物体对应的UV图像进行渲染。
请参照图1，本发明提供了一种渲染方法，包括以下步骤：
S1：获取目标物体上目标区域在世界坐标系中的目标位置信息；
S2：根据所述目标位置信息，计算得到所述目标区域的法线信息；通过法线信息计算到目标区域的法线变换矩阵，并根据所述法线变换矩阵计算得到UV空间的基向量；
S3：根据所述目标位置信息及所述基向量，计算得到UV坐标信息；
S4：根据所述UV坐标信息，在所述目标物体对应的UV图像中进行渲染。
从上述描述可知，本发明提供的一种渲染方法，通过获取目标区域在世界坐标系中的目标位置信息，计算得到目标区域的法线信息，并计算得到相应的法线变换矩阵，从而得到UV空间中对应的基向量；根据所述目标位置信息及所述基向量，计算得到UV坐标信息，从而在目标物体对应的UV图像进行渲染。本发明不要求目标物体在其对应的纹理映射空间连续，通过获取目标区域的世界坐标信息，计算对应的UV坐标，只要目标物体具有拓扑几何关系(即目标物体为拓扑几何物体)，计算得到的UV坐标值必然连续(在目前三维游戏产业中，大部分的模型均为拓扑几何模型)。因此通过上述方法，根据像素的世界坐标计算得到的UV坐标也必然连续变化。因此不论目标物体多复杂，其上的贴花(目标区域)都并不会出现贴花截断和贴花拉伸现象。
进一步的，所述S1之前还包括：
通过预设的摄像机，获取目标物体的三维模型；所述摄像机与所述目标物体相对静止；
根据所述三维模型，计算得到所述目标物体在世界坐标系中的第一位置信息；所述目标物体包括目标区域，所述第一位置信息包括多个坐标点的位置坐标；
根据所述三维模型，得到所述目标物体对应的展开图；所述展开图中每一像素点与目标物体的坐标点具有对应关系；
创建纹理图；
根据所述展开图中的像素点与目标物体坐标点的对应关系，通过所述纹理图中与所述展开图对应的像素点的RGB值记录相应坐标点的位置坐标。
其中，所述纹理图中像素点的RGB中R值记录了相应坐标点的x/y/z坐标，G值记录了相应坐标点的y/z/x坐标，B值记录了相应坐标点的z/x/y坐标。
从上述描述可知，通过上述方法，能够获取运动物体(目标物体)在世界坐标系中的坐标信息，并且通过纹理图能够快速准确地寻找出所述目标区域所有像素点的坐标信息；通过纹理图记录三维模型展开图对应像素点的世界坐标信息，能够保证了三维模型表面上的每一个像素对应的世界坐标信息都被记录。
进一步的，所述S1具体为：
根据所述纹理图及展开图，获取得到所述目标物体上的目标区域的目标位置信息。
从上述描述可知，通过上述方法，能够快速准确地获取目标物体上的目标区域的目标位置信息。
进一步的，所述S2具体为：
根据所述目标位置信息和所述第一位置信息，计算得到法线信息；所述法线信息包括法向量
Figure BDA0001520355400000041
通过预设的第一公式，计算
Figure BDA0001520355400000042
与世界坐标系z轴的夹角θ，所述第一公式为：
Figure BDA0001520355400000043
根据预设的第二公式、法线信息及θ，计算得到法线变换矩阵Mrot；所述第二公式为：
Figure BDA0001520355400000044
其中，
Figure BDA0001520355400000051
根据预设的第三公式及Mrot，计算得到基向量，所述基向量包括
Figure BDA0001520355400000052
和
Figure BDA0001520355400000053
所述第三公式为：
Figure BDA0001520355400000054
从上述描述可知，通过上述方法，能够准确计算得到相应的基向量，保证目标区域在UV空间连续。
进一步，所述S3具体为：
所述目标位置信息包括目标点P；
根据目标点P及世界坐标系原点O，得到向量
Figure BDA0001520355400000055
根据预设的第四公式、所述基向量及
Figure BDA0001520355400000056
计算得到对应UV坐标信息，所述UV坐标信息包括坐标点(U，V)；所述第四公式为：
Figure BDA0001520355400000057
其中a为向量
Figure BDA0001520355400000058
与世界坐标系中x轴的夹角，b为向量
Figure BDA0001520355400000059
与世界坐标系中的y轴的夹角。
从上述描述可知，通过上述方法计算得到的UV坐标连续，从而保证了目标区域在UV空间不会出现拉升、截断现象。
请参照图2，本发明还提供了一种渲染终端，包括存储器1、处理器2及存储在存储器1上并可在处理器2上运行的计算机程序，所述处理器2执行所述程序时实现以下步骤：
S1：获取目标物体上目标区域在世界坐标系中的目标位置信息；
S2：根据所述目标位置信息，计算得到所述目标区域的法线信息；通过法线信息计算到目标区域的法线变换矩阵，并根据所述法线变换矩阵计算得到UV空间的基向量；
S3：根据所述目标位置信息及所述基向量，计算得到UV坐标信息；
S4：根据所述UV坐标信息，在所述目标物体对应的UV图像中进行渲染。
进一步的，所述的一种渲染终端，所述S1之前还包括：
通过预设的摄像机，获取目标物体的三维模型；所述摄像机与所述目标物体相对静止；
根据所述三维模型，计算得到所述目标物体在世界坐标系中的第一位置信息；所述目标物体包括目标区域，所述第一位置信息包括多个坐标点的位置坐标；
根据所述三维模型，得到所述目标物体对应的展开图；所述展开图中每一像素点与目标物体的坐标点具有对应关系；
创建纹理图；
根据所述展开图中的像素点与目标物体坐标点的对应关系，通过所述纹理图中与所述展开图对应的像素点的RGB值记录相应坐标点的位置坐标。
进一步的，所述的一种渲染终端，所述S1具体为：
根据所述纹理图及展开图，获取得到所述目标物体上的目标区域的目标位置信息。
进一步的，所述的一种渲染终端，所述S2具体为：
根据所述目标位置信息和所述第一位置信息，计算得到法线信息；所述法线信息包括法向量
Figure BDA0001520355400000061
通过预设的第一公式，计算
Figure BDA0001520355400000062
与世界坐标系z轴的夹角θ，所述第一公式为：
Figure BDA0001520355400000063
根据预设的第二公式、法线信息及θ，计算得到法线变换矩阵Mrot；所述第二公式为：
Figure BDA0001520355400000064
其中，
Figure BDA0001520355400000071
根据预设的第三公式及Mrot，计算得到基向量，所述基向量包括
Figure BDA0001520355400000072
和
Figure BDA0001520355400000073
所述第三公式为：
Figure BDA0001520355400000074
进一步的，所述的一种渲染终端，所述S3具体为：
所述目标位置信息包括目标点P；
根据目标点P及世界坐标系原点O，得到向量
Figure BDA0001520355400000075
根据预设的第四公式、所述基向量及
Figure BDA0001520355400000076
计算得到对应UV坐标信息，所述UV坐标信息包括坐标点(U，V)；所述第四公式为：
Figure BDA0001520355400000077
其中a为向量
Figure BDA0001520355400000078
与世界坐标系中x轴的夹角，b为向量
Figure BDA0001520355400000079
与世界坐标系中的y轴的夹角。
本发明的实施例一为：
本发明提供的一种渲染方法，包括以下步骤：
S0：通过预设的摄像机，获取目标物体的三维模型；所述摄像机与所述目标物体相对静止；
S1：根据所述三维模型，计算得到所述目标物体在世界坐标系中的第一位置信息；所述目标物体包括目标区域，所述第一位置信息包括多个坐标点的位置坐标；
S2：根据所述三维模型，得到所述目标物体对应的展开图；所述展开图中每一像素点与目标物体的坐标点具有对应关系；
S3：创建纹理图；
S4：根据所述展开图中的像素点与目标物体坐标点的对应关系，通过所述纹理图中与所述展开图对应的像素点的RGB值记录相应坐标点的位置坐标。
S5：获取目标物体上目标区域在世界坐标系中的目标位置信息；
所述S5具体为：
根据所述纹理图及展开图，获取得到所述目标物体上的目标区域的目标位置信息。
S6：根据所述目标位置信息，计算得到所述目标区域的法线信息；通过法线信息计算到目标区域的法线变换矩阵，并根据所述法线变换矩阵计算得到UV空间的基向量；
所述S6具体为：
根据所述目标位置信息和所述第一位置信息，计算得到法线信息；所述法线信息包括法向量
Figure BDA0001520355400000081
通过预设的第一公式，计算
Figure BDA0001520355400000082
与世界坐标系z轴的夹角θ，所述第一公式为：
Figure BDA0001520355400000083
根据预设的第二公式、法线信息及θ，计算得到法线变换矩阵Mrot；所述第二公式为：
Figure BDA0001520355400000084
其中，
Figure BDA0001520355400000085
根据预设的第三公式及Mrot，计算得到基向量，所述基向量包括
Figure BDA0001520355400000086
和
Figure BDA0001520355400000087
所述第三公式为：
Figure BDA0001520355400000088
S7：根据所述目标位置信息及所述基向量，计算得到UV坐标信息；
所述S7具体为：
所述目标位置信息包括目标点P；
根据目标点P及世界坐标系原点O，得到向量
Figure BDA0001520355400000091
根据预设的第四公式、所述基向量及
Figure BDA0001520355400000092
计算得到对应UV坐标信息，所述UV坐标信息包括坐标点(U，V)；所述第四公式为：
Figure BDA0001520355400000093
其中a为向量
Figure BDA0001520355400000094
与世界坐标系中x轴的夹角，b为向量
Figure BDA0001520355400000095
与世界坐标系中的y轴的夹角。
S8：根据所述UV坐标信息，在所述目标物体对应的UV图像中进行渲染。
本发明的实施例二为：
本发明提供的一种渲染终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
S0：通过预设的摄像机，获取目标物体的三维模型；所述摄像机与所述目标物体相对静止；
S1：根据所述三维模型，计算得到所述目标物体在世界坐标系中的第一位置信息；所述目标物体包括目标区域，所述第一位置信息包括多个坐标点的位置坐标；
S2：根据所述三维模型，得到所述目标物体对应的展开图；所述展开图中每一像素点与目标物体的坐标点具有对应关系；
S3：创建纹理图；
S4：根据所述展开图中的像素点与目标物体坐标点的对应关系，通过所述纹理图中与所述展开图对应的像素点的RGB值记录相应坐标点的位置坐标。
S5：获取目标物体上目标区域在世界坐标系中的目标位置信息；
所述S5具体为：
根据所述纹理图及展开图，获取得到所述目标物体上的目标区域的目标位置信息。
S6：根据所述目标位置信息，计算得到所述目标区域的法线信息；通过法线信息计算到目标区域的法线变换矩阵，并根据所述法线变换矩阵计算得到UV空间的基向量；
所述S6具体为：
根据所述目标位置信息和所述第一位置信息，计算得到法线信息；所述法线信息包括法向量
Figure BDA0001520355400000101
通过预设的第一公式，计算
Figure BDA0001520355400000102
与世界坐标系z轴的夹角θ，所述第一公式为：
Figure BDA0001520355400000103
根据预设的第二公式、法线信息及θ，计算得到法线变换矩阵Mrot；所述第二公式为：
Figure BDA0001520355400000104
其中，
Figure BDA0001520355400000105
根据预设的第三公式及Mrot，计算得到基向量，所述基向量包括
Figure BDA0001520355400000106
和
Figure BDA0001520355400000107
所述第三公式为：
Figure BDA0001520355400000108
S7：根据所述目标位置信息及所述基向量，计算得到UV坐标信息；
所述S7具体为：
所述目标位置信息包括目标点P；
根据目标点P及世界坐标系原点O，得到向量
Figure BDA0001520355400000109
根据预设的第四公式、所述基向量及
Figure BDA00015203554000001010
计算得到对应UV坐标信息，所述UV坐标信息包括坐标点(U，V)；所述第四公式为：
Figure BDA0001520355400000111
其中a为向量
Figure BDA0001520355400000112
与世界坐标系中x轴的夹角，b为向量
Figure BDA0001520355400000113
与世界坐标系中的y轴的夹角。
S8：根据所述UV坐标信息，在所述目标物体对应的UV图像中进行渲染。
本发明的实施例三为：
1、创建一张纹理图用于存储位置信息，对需要进行贴花的目标物体绑定一个摄像机，用于记录目标物体在世界坐标系中的位置信息；所述摄像机与所述目标物体相对静止。
2、首先记录下目标物体的原始材质信息，再赋予全展UV材质，并使用摄像对目标物体进行记录，渲染到指定的纹理来存储顶点世界位置信息，渲染完成后，再将原始的材质信息重新赋予目标物体。
3、获取目标物体上贴花所在的区域(目标区域)在世界坐标系中的目标位置信息；计算目标区域的法线信息，通过实施例一中的第一公开、第二公式及第三公式计算得到基向量。将基向量和选定位置传入指定的着色器文件(shader)，利用实施例一中的第四公式计算得到UV坐标信息。
4、根据用户需求选择相应的贴花纹理，并在纹理采样阶段，使用第3步中计算出的纹理坐标完成贴花渲染显示。
综上所述，本发明提供的一种渲染方法及终端，通过获取目标区域在世界坐标系中的目标位置信息，计算得到目标区域的法线信息，并计算得到相应的法线变换矩阵，从而得到UV空间中对应的基向量；根据所述目标位置信息及所述基向量，计算得到UV坐标信息，从而在目标物体对应的UV图像进行渲染。本发明不要求目标物体在其对应的纹理映射空间连续，通过获取目标区域的世界坐标信息，计算对应的UV坐标，只要目标物体具有拓扑几何关系(即目标物体为拓扑几何物体)，计算得到的UV坐标值必然连续(在目前三维游戏产业中，大部分的模型均为拓扑几何模型)。因此通过上述方法，根据像素的世界坐标计算得到的UV坐标也必然连续变化。因此不论目标物体多复杂，其上的贴花(目标区域)都并不会出现贴花截断和贴花拉伸现象。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种渲染方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取目标物体上目标区域在世界坐标系中的目标位置信息；
S2：根据所述目标位置信息，计算得到所述目标区域的法线信息；通过法线信息计算到目标区域的法线变换矩阵，并根据所述法线变换矩阵计算得到UV空间的基向量；
S3：根据所述目标位置信息及所述基向量，计算得到UV坐标信息；
S4：根据所述UV坐标信息，在所述目标物体对应的UV图像中进行渲染；
所述S1之前还包括：
通过预设的摄像机，获取目标物体的三维模型；所述摄像机与所述目标物体相对静止；
根据所述三维模型，计算得到所述目标物体在世界坐标系中的第一位置信息；所述目标物体包括目标区域，所述第一位置信息包括多个坐标点的位置坐标；
根据所述三维模型，得到所述目标物体对应的展开图；所述展开图中每一像素点与目标物体的坐标点具有对应关系；
创建纹理图；
根据所述展开图中的像素点与目标物体坐标点的对应关系，通过所述纹理图中与所述展开图对应的像素点的RGB值记录相应坐标点的位置坐标；
所述S2具体为：
根据所述目标位置信息和所述第一位置信息，计算得到法线信息；所述法线信息包括法向量
Figure FDA0002992217270000011
通过预设的第一公式，计算
Figure FDA0002992217270000012
与世界坐标系z轴的夹角θ，所述第一公式为：
Figure FDA0002992217270000013
根据预设的第二公式、法线信息及θ，计算得到法线变换矩阵Mrot；所述第二公式为：
Figure FDA0002992217270000021
其中，
Figure FDA0002992217270000022
根据预设的第三公式及Mrot，计算得到基向量，所述基向量包括
Figure FDA0002992217270000023
和
Figure FDA0002992217270000024
所述第三公式为：
Figure FDA0002992217270000025
所述S3具体为：
所述目标位置信息包括目标点P；
根据目标点P及世界坐标系原点O，得到向量
Figure FDA0002992217270000026
根据预设的第四公式、所述基向量及
Figure FDA0002992217270000027
计算得到对应UV坐标信息，所述UV坐标信息包括坐标点(U，V)；所述第四公式为：
Figure FDA0002992217270000028
其中a为向量
Figure FDA0002992217270000029
与世界坐标系中x轴的夹角，b为向量
Figure FDA00029922172700000210
与世界坐标系中的y轴的夹角。
2.根据权利要求1所述的一种渲染方法，其特征在于，所述S1具体为：
根据所述纹理图及展开图，获取得到所述目标物体上的目标区域的目标位置信息。
3.一种渲染终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：
S1：获取目标物体上目标区域在世界坐标系中的目标位置信息；
S2：根据所述目标位置信息，计算得到所述目标区域的法线信息；通过法线信息计算到目标区域的法线变换矩阵，并根据所述法线变换矩阵计算得到UV空间的基向量；
S3：根据所述目标位置信息及所述基向量，计算得到UV坐标信息；
S4：根据所述UV坐标信息，在所述目标物体对应的UV图像中进行渲染；
所述S1之前还包括：
通过预设的摄像机，获取目标物体的三维模型；所述摄像机与所述目标物体相对静止；
根据所述三维模型，计算得到所述目标物体在世界坐标系中的第一位置信息；所述目标物体包括目标区域，所述第一位置信息包括多个坐标点的位置坐标；
根据所述三维模型，得到所述目标物体对应的展开图；所述展开图中每一像素点与目标物体的坐标点具有对应关系；
创建纹理图；
根据所述展开图中的像素点与目标物体坐标点的对应关系，通过所述纹理图中与所述展开图对应的像素点的RGB值记录相应坐标点的位置坐标；
所述S2具体为：
根据所述目标位置信息和所述第一位置信息，计算得到法线信息；所述法线信息包括法向量
Figure FDA0002992217270000031
通过预设的第一公式，计算
Figure FDA0002992217270000032
与世界坐标系z轴的夹角θ，所述第一公式为：
Figure FDA0002992217270000033
根据预设的第二公式、法线信息及θ，计算得到法线变换矩阵Mrot；所述第二公式为：
Figure FDA0002992217270000041
其中，
Figure FDA0002992217270000042
根据预设的第三公式及Mrot，计算得到基向量，所述基向量包括
Figure FDA0002992217270000043
和
Figure FDA0002992217270000044
所述第三公式为：
Figure FDA0002992217270000045
所述S3具体为：
所述目标位置信息包括目标点P；
根据目标点P及世界坐标系原点O，得到向量
Figure FDA0002992217270000046
根据预设的第四公式、所述基向量及
Figure FDA0002992217270000047
计算得到对应UV坐标信息，所述UV坐标信息包括坐标点(U，V)；所述第四公式为：
Figure FDA0002992217270000048
其中a为向量
Figure FDA0002992217270000049
与世界坐标系中x轴的夹角，b为向量
Figure FDA00029922172700000410
与世界坐标系中的y轴的夹角。
4.根据权利要求3所述的一种渲染终端，其特征在于，所述S1具体为：
根据所述纹理图及展开图，获取得到所述目标物体上的目标区域的目标位置信息。
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