CN108257204A - 运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙方法及系统，方法包括读取网格模型中各个顶点的顶点位置和顶点法线；将采样摄影机放置到一顶点的顶点位置上，并朝向所述一顶点的顶点法线的方向，对所述一顶点进行渲染；遍历各个顶点，逐个进行所述渲染操作；依据各个顶点的渲染纹理，获取对应的采样颜色，并将其写入顶点色信息中。本发明不仅能够降低AO信息的存储容量；而且同时提高烘焙效率；进一步的，模型相关性高，方便后期编辑；最后，还能支持对烘焙后顶点色进行自定义微调。

Description

运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙方法及系统

技术领域

本发明涉及3D场景绘制领域，具体说的是运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙方法及系统。

背景技术

随着计算机图形技术的发展，玩家对游戏画面图形的逼真度要求越来越高，而近些年推动游戏图形画面逼真的最关键环节就是光照/光影效果，如果能非常近似的模拟与现实生活一样的光照效果，那么游戏的画面将非比寻常，但是光照/光影效果的计算非常复杂而且消耗巨大的资源，成为阻碍相关技术推进的最大障碍。

Ambient Occlusion，以下简称AO，是用来描绘物体和物体相交或靠近的时候遮挡周围漫反射光线的效果，可以解决或改善漏光、飘和阴影不实等问题，解决或改善场景中缝隙、褶皱与墙角、角线以及细小物体等的表现不清晰问题，画面明暗对比，增强画面的艺术性。但目前这项技术主要应用于3D渲染器中。Unity内置的Lightmap系统虽然也烘焙AO效果，但是使用Lightmap需要耗费大量存储空间，且烘焙效率较低。在制作大型场景且对场景资源存储容量有限制的情况下，lightmap就很难满足实际需求。而且lightmap烘焙后生成的贴图文件由于uv错综复杂，难以手工进行编辑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙方法及系统，能够降低AO信息的存储容量，同时提高烘焙效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙方法，包括：

读取网格模型中各个顶点的顶点位置和顶点法线；

将采样摄影机放置到一顶点的顶点位置上，并朝向所述一顶点的顶点法线的方向，对所述一顶点进行渲染；

遍历各个顶点，逐个进行所述渲染操作；

依据各个顶点的渲染纹理，获取对应的采样颜色，并将其写入顶点色信息中。

本发明提供的另一个技术方案为：

运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙系统，包括：

读取模块，用于读取网格模型中各个顶点的顶点位置和顶点法线；

渲染模块，用于将采样摄影机放置到一顶点的顶点位置上，并朝向所述一顶点的顶点法线的方向，对所述一顶点进行渲染；

遍历模块，用于遍历各个顶点，逐个进行所述渲染操作；

写入模块，用于依据各个顶点的渲染纹理，获取对应的采样颜色，并将其写入顶点色信息中。

本发明的有益效果在于：区别于现有技术的顶点色绘制烘焙系统需要消耗大量存储空间，且烘焙效率低等不足。本发明通过采样摄影机逐个对顶点进行渲染，并计算得到AO信息；使用顶点色信息存储AO信息，顶点色信息量少，因此占用空间小，在节省存储大量存储空间的同时，还能显著提高烘焙效率。

附图说明

图1为本发明一种运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一的流程示意图；

图3为本发明一种运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙系统的功能模块组成示意图；

图4为本发明实施例三的功能模块组成示意图；

图5为本发明的烘焙效果图。

标号说明：

1、读取模块；2、渲染模块；3、遍历模块；4、写入模块；

5、第一创建模块；6、第二创建模块；7、存储模块；8、转换模块；

9、第一预设模块；10、第二预设模块；11、指定模块；

41、监听单元；42、卷积单元；43、获取单元。

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予以说明。

本发明最关键的构思在于：使用顶点色信息存储顶点AO信息，减少存储空间的同时，又能提高烘焙效率。

本发明涉及的技术术语解释:

请参照图1，本发明提供一种运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙方法，包括：

读取网格模型中各个顶点的顶点位置和顶点法线；

将采样摄影机放置到一顶点的顶点位置上，并朝向所述一顶点的顶点法线的方向，对所述一顶点进行渲染；

遍历各个顶点，逐个进行所述渲染操作；

依据各个顶点的渲染纹理，获取对应的采样颜色，并将其写入顶点色信息中。

进一步的，进一步包括：

创建网格模型的副本；

若所述网格模型中未存储有顶点色信息，则为所述副本创建一顶点色信息；

将各个顶点的采样颜色存储至所述副本的顶点色信息中。

由上述描述可知，为了不破坏原有网格模型的数据，需要创建一个副本，然后把新的顶点色数据保存在副本上。

进一步的，所述读取网格模型中各个顶点的顶点位置和顶点法线，之后，进一步包括：

将所述顶点位置和顶点法线转换为世界坐标系下的顶点位置和顶点法线。

由上述描述可知，由于Unity引擎的模型的顶点的位置和法线所使用的坐标系为以物体的轴心点为原点，成为局部坐标系；将局部坐标系转换为世界坐标系，使模型的顶点的位置和法线转换为以场景的中心作为原点，增强模型的三维视觉效果。

进一步的，进行所述渲染操作之前，进一步包括：

预设采样摄影机的近平面和远平面的采样范围，预设采样摄影机的像素矩形；

预设采样摄影机的背景为纯白色；

指定采样摄影机的替换着色器输出纯黑色。

由上述描述可知，通过预设采样摄影机的采样范围和采样精度，以获取所需的最佳的渲染效果；通过使用指定的着色器，可在实时渲染时读取顶点的AO信息并绘制到画面中。

进一步的，所述依据各个顶点的渲染纹理，获取对应的采样颜色，具体为：

监听摄影机对一顶点的渲染后期事件，在渲染完毕后读取所述一顶点的渲染纹理；将所读取的渲染纹理卷积到一个采样颜色；

获取各个顶点对应的采样颜色。

由上述描述可知，提供AO烘焙算法，计算顶点的AO信息，实现AO信息的快速、准确获取。

本发明提供的另一个技术方案为：

请参阅图3，运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙系统，包括：

读取模块，用于读取网格模型中各个顶点的顶点位置和顶点法线；

渲染模块，用于将采样摄影机放置到一顶点的顶点位置上，并朝向所述一顶点的顶点法线的方向，对所述一顶点进行渲染；

遍历模块，用于遍历各个顶点，逐个进行所述渲染操作；

写入模块，用于依据各个顶点的渲染纹理，获取对应的采样颜色，并将其写入顶点色信息中。

进一步的，还包括：

第一创建模块，用于创建网格模型的副本，所述副本存储有网格模型的各个顶点的顶点色信息；

第二创建模块，用于若所述网格模型中的顶点未存储有对应的顶点色信息，则所述副本为所述顶点创建一白色的顶点色信息；

存储模块，用于将所述副本存储到资源文件中。

进一步的，还包括：

转换模块，用于将所述顶点位置和顶点法线转换为世界坐标系下的顶点位置和顶点法线。

进一步的，还包括：

第一预设模块，用于预设采样摄影机的近平面和远平面的采样范围，预设采样摄影机的像素矩形；

第二预设模块，用于预设采样摄影机的背景为纯白色；

指定模块，用于指定采样摄影机的替换着色器输出纯黑色。

进一步的，所述写入模块包括：

监听单元，用于监听摄影机对一顶点的渲染后期事件，在渲染完毕后读取所述一顶点的渲染纹理；

卷积单元，用于将所读取的渲染纹理卷积到一个采样颜色；

获取单元，用于获取各个顶点对应的采样颜色。

实施例一

请参照图2，本实施例提供一种运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙方法，能够降低AO信息的存储容量，同时提高烘焙效率。具体的，该方法可以包括：

S1：创建一个复制原始网格模型(Mesh)的副本(ColoredMesh)；所述副本用于存储网格模型的顶点色信息；若原始网格模型中没有顶点色信息，则为副本创建一个顶点色信息；然后保存副本至资源文件。

优选将顶点色信息设置为白色；优选使用Unity引擎中UnityEditor命名空间下的AssetDatabase.CreateAsset()方法保存asset文件，这是Unity引擎提供的在编辑器模式下保存模型对象的方法。

S2：读取网格模型中各个顶点的顶点位置和顶点法线；然后将所述顶点位置和顶点法线转换为世界坐标系下的顶点位置和顶点法线。

优选的，通过同模型的世界坐标变换矩阵相乘，将原先Unity引擎中以物体的轴心点为原点的局部坐标系转换为以场景的中心为原点的世界坐标系。

S3：创建一个采样摄影机，同时给摄影机添加一个采样组件。具体的，所述采样组件的添加包括：

S31：给采样摄影机的近平面(NearClipPlane)和远平面(FarClipPlane)设置合适的值，该值决定采样摄影机的采样范围，优选的，所述采样范围为(0.1,1000)；

S32：给采样摄影机设置合适的像素矩形(pixelRect)，该值决定采样摄影机的采样精度，优选的，所述采样精度值为16；

S33：预设采样摄影机的背景(backgroundColor)为纯白色；

S34：指定采样摄影机的替换着色器，该着色器的作用为输出一个纯黑色材质。优选的，通过调用Camera.SetReplacementShader方法指定专用的shader，使用shader可在实时渲染是读取ao信息并绘制到画面中。

S4：遍历各个顶点，逐个进行渲染，计算各自对应的AO信息。具体的，该步骤可以包括以下：

S41：将采样摄影机放置到一顶点的顶点位置上，并使采样摄影机朝向该顶点的顶点法线的方向，然后对该顶点进行渲染，并等待渲染完成信号。优选的，通过调用采样摄影机的Camera.Render()方法进行渲染。

S42：判断是否遍历完所有的顶点，若否，返回S41，继续对下一顶点进行渲染；若是，则执行S43；

S43：依据各个顶点的渲染纹理，获取对应的采样颜色。优选的，通过监听采样摄影机的渲染后期事件(OnPostender)，在采样摄影机渲染完毕后，读取摄影机渲染纹理(调用Texture.ReadPixels()方法)，然后获取该纹理的采样颜色(调用Texture.GetPixels(Texture.mipmapCount-1))，这个像素的颜色就是这个顶点的烘焙结果，即这个顶点的AO信息。

S5：将各个顶点的采样颜色写入到副本的顶点色信息中。优选的，把烘焙结果AO信息写入到副本(ColoredMesh)的顶点色信息(Colors数组)中，AO信息可作为颜色保存，也可作为亮度值保存在RGBA中的任意通道。在遍历结束后删除采样摄影机。

通过本实施例，能够快速生成基于Unity引擎开发的产品场景中物体的全局光照效果，如图5所示，可以运用于3D游戏，虚拟现实等；同时具有以下优点：1、使用顶点色存储AO信息，顶点色信息量少，因此占用体积小，烘焙速度快，模型相关性高、易编辑；2、使用工具(如shaderforge插件)制作专用的着色器，使用着色器可在实时渲染是读取AO信息并绘制到画面中；3、提供AO烘焙算法对场景的顶点计算获取AO信息，实现高效率烘焙。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上进一步延伸，使其还能同时实现对烘焙后的模型顶点色进行调整，以满足自定义微调需求。

具体的，还可以包括下述步骤：

S6：为需要进行微调绘制的模型添加网格碰撞器(MeshCollider)。

S7：监听Unity编辑器的场景视图更新事件(SceneView.onSceneGUIDelegate)。

S8：在场景视图更新时禁用物体选择；优选的，可以通过调用HandleUtility.AddDefaultControl(GUIUtility.GetControlID(FocusType.Passive))实现。

S9：监听鼠标事件，进行绘制操作。

当鼠标按下时，开始绘画模式；鼠标释放时，结束绘画；

当按住鼠标，鼠标发生移动时，调用从场景视图鼠标位置发射一条射线，优选通过调用HandleUtility.GUIPointToWorldRay(Event.current.mousePosition)实现；然后判断这条射线是否有击中物体，优选通过调用Physics.Raycast(ray,out hit,1000.0f)实现；如果有击中物体，并且该物体是需要绘制的物体，则执行绘制操作；优选通过hit.collider.gameObject与目标物体对比，来判断击中的是否为目标物体。

其中，所述绘制操作包括：首先获取击中点的位置，优选通过hit.point获取；然后遍历目标物体所有的顶点，如果顶点与击中点的位置的距离在笔刷大小范围内，则该顶点色的颜色值将进行如下计算：

更改后的颜色＝原来的颜色*(1-笔刷强度)+笔刷颜色*笔刷强度。

通过本实施例，提供顶点色编辑方法(顶点色编辑方法采用笔刷式的编辑方式，用户可以通过鼠标模拟画笔在模型上进行拖动绘制)，使用该方法能够实现对烘焙后的模型顶点色进行调整，满足工作人员对烘焙结果进行微调的需求，如美术人员希望场景中一块透光的玉石有太强烈的暗部。

实施例三

请参阅图4，本实施例为实施例一基础上提供的一种运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙系统，包括：

第一创建模块5，用于创建网格模型的副本；

第二创建模块6，用于若所述网格模型中未存储有顶点色信息，则为所述副本创建一顶点色信息；

读取模块1，用于读取网格模型中各个顶点的顶点位置和顶点法线；

转换模块8，用于将所述顶点位置和顶点法线转换为世界坐标系下的顶点位置和顶点法线。

第一预设模块9，用于预设采样摄影机的近平面和远平面的采样范围，预设采样摄影机的像素矩形；

第二预设模块10，用于预设采样摄影机的背景为纯白色；

指定模块11，用于指定采样摄影机的替换着色器输出纯黑色。

渲染模块2，用于将采样摄影机放置到一顶点的顶点位置上，并朝向所述一顶点的顶点法线的方向，对所述一顶点进行渲染；

遍历模块3，用于遍历各个顶点，逐个进行所述渲染操作；

写入模块4，用于依据各个顶点的渲染纹理，获取对应的采样颜色，并将其写入顶点色信息中；具体的，所述写入模块4包括：监听单元41，用于监听摄影机对一顶点的渲染后期事件，在渲染完毕后读取所述一顶点的渲染纹理；卷积单元42，用于将所读取的渲染纹理卷积到一个采样颜色；获取单元43，用于获取各个顶点对应的采样颜色。

存储模块7，用于将各个顶点的采样颜色存储至所述副本的顶点色信息中。

综上所述，本发明提供的运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙方法及其系统，不仅能够降低AO信息的存储容量；而且同时提高烘焙效率；进一步的，模型相关性高，方便后期编辑；最后，还能支持对烘焙后顶点色进行自定义微调。

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 (10)

1.运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙方法，其特征在于，包括：

读取网格模型中各个顶点的顶点位置和顶点法线；

将采样摄影机放置到一顶点的顶点位置上，并朝向所述一顶点的顶点法线的方向，对所述一顶点进行渲染；

遍历各个顶点，逐个进行所述渲染操作；

依据各个顶点的渲染纹理，获取对应的采样颜色，并将其写入顶点色信息中。

2.如权利要求1所述的运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙方法，其特征在于，进一步包括：

创建网格模型的副本；

若所述网格模型中未存储有顶点色信息，则为所述副本创建一顶点色信息；

将各个顶点的采样颜色存储至所述副本的顶点色信息中。

3.如权利要求1所述的运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙方法，其特征在于，所述读取网格模型中各个顶点的顶点位置和顶点法线，之后，进一步包括：

将所述顶点位置和顶点法线转换为世界坐标系下的顶点位置和顶点法线。

4.如权利要求1所述的运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙方法，其特征在于，进行所述渲染操作之前，进一步包括：

预设采样摄影机的近平面和远平面的采样范围，预设采样摄影机的像素矩形；

预设采样摄影机的背景为纯白色；

指定采样摄影机的替换着色器输出纯黑色。

5.如权利要求1所述的运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙方法，其特征在于，所述依据各个顶点的渲染纹理，获取对应的采样颜色，具体为：

监听摄影机对一顶点的渲染后期事件，在渲染完毕后读取所述一顶点的渲染纹理；将所读取的渲染纹理卷积到一个采样颜色；

获取各个顶点对应的采样颜色。

6.运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙系统，其特征在于，包括：

读取模块，用于读取网格模型中各个顶点的顶点位置和顶点法线；

渲染模块，用于将采样摄影机放置到一顶点的顶点位置上，并朝向所述一顶点的顶点法线的方向，对所述一顶点进行渲染；

遍历模块，用于遍历各个顶点，逐个进行所述渲染操作；

写入模块，用于依据各个顶点的渲染纹理，获取对应的采样颜色，并将其写入顶点色信息中。

7.如权利要求6所述的运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙系统，其特征在于，还包括：

第一创建模块，用于创建网格模型的副本；

第二创建模块，用于若所述网格模型中未存储有顶点色信息，则为所述副本创建一顶点色信息；

存储模块，用于将各个顶点的采样颜色存储至所述副本的顶点色信息中。

8.如权利要求6所述的运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙系统，其特征在于，还包括：

转换模块，用于将所述顶点位置和顶点法线转换为世界坐标系下的顶点位置和顶点法线。

9.如权利要求6所述的运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙系统，其特征在于，还包括：

第一预设模块，用于预设采样摄影机的近平面和远平面的采样范围，预设采样摄影机的像素矩形；

第二预设模块，用于预设采样摄影机的背景为纯白色；

指定模块，用于指定采样摄影机的替换着色器输出纯黑色。

10.如权利要求6所述的运用于Unity引擎的顶点色绘制烘焙系统，其特征在于，所述写入模块包括：

监听单元，用于监听摄影机对一顶点的渲染后期事件，在渲染完毕后读取所述一顶点的渲染纹理；

卷积单元，用于将所读取的渲染纹理卷积到一个采样颜色；

获取单元，用于获取各个顶点对应的采样颜色。