具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明实施例提供了一种水墨风格渲染方法,该方法可以包括以下步骤:
步骤101:确定三维场景模型中各个像素的外轮廓颜色值。
确定各个像素的外轮廓颜色值,即构建水墨风格渲染图像的外轮廓。
步骤101具体包括:
A1:确定三维场景模型中各个像素在相机空间中的法线方向和视线方向。
A2:根据法线方向和视线方向,确定各个像素的Frenesl项。
A2具体包括:
A21:确定法线方向的方向向量与视线方向的方向向量的点积;
A22:根据点积和预设的调节参数,确定各个像素的Frenesl项。
其中,调节参数为人工根据美术效果进行手动调节的参数。
Frenesl项=dotα
其中,dot用于表征法线方向的方向向量与视线方向的方向向量的点积,α用于表征调节参数。
当然,Frenesl项并不限于上式一种计算方法,在实际应用场景中,可以根据实际需要调整上式。
A3:根据各个像素的Frenesl项和预设的颜色阈值,确定各个像素的外轮廓颜色值。
A3具体包括以下两种情况:
A31:若当前像素的Frenesl项大于颜色阈值,则确定当前像素的外轮廓颜色值为预设的标准颜色值。
标准颜色值可以由工人根据实际需求进行确定。
由于在实际应用场景中存在多种色彩模式,现仅以RGB模式为例进行说明。
例如,预设的标准颜色值为1.0,则当前像素的外轮廓颜色值为1.0,即在RGB模式下,三个颜色通道的外轮廓颜色值皆为1.0。
A32:若当前像素的Frenesl项小于颜色阈值,则确定当前像素的外轮廓颜色值为Frenesl项的平方。
若当前像素的Frenesl项等于颜色阈值,则当前像素的外轮廓颜色值可以为预设的标准颜色值或Frenesl项的平方。
换言之,若当前像素的Frenesl项小于颜色阈值,则根据Frenesl项确定当前像素的外轮廓颜色值。Frenesl项的平方仅为其中一种较佳的实现方式,Frenesl项的平方能模拟出外轮廓笔墨的扩张感。
A32还可以为“若当前像素的Frenesl项小于颜色阈值,则确定当前像素的外轮廓颜色值为Frenesl项的立方”
上述通过Frenesl项模拟外轮廓仅为其中一种确定像素的外轮廓颜色值的方法,在另一种实现方式下,步骤101具体包括:对三维场景模型进行边缘检测,根据边缘检测的结果确定各个像素的外轮廓颜色值。具体过程此处不在赘述。
步骤102:根据预先确定的山的高度,确定各个像素的山高颜色值。
由于山顶和山底往往整体是不同的颜色,因此,步骤102根据山的高度对每个像素进行着色。
步骤102具体包括:
B1:确定在世界坐标系下各个像素的高度。
B2:根据各个像素的高度和预先确定的山的高度,确定各个像素的混色因子。
BlendFacPz/Height
其中,BlendFac用于表征像素的混色因子,Pz用于表征像素的高度,Height用于表征山的高度。
当然,像素的混色因子还可以存在其他的计算方式,例如,BlendFac=1.11Pz/Height。具体的计算形式根据实际的需求进行确定。
B3:根据各个像素的混色因子,确定各个像素的山高颜色值。
在实际应用场景中,可以通过线性插值确定像素的山高颜色值。例如:
Y=(BlendFac)*CU+(1-BlendFac)*CB
其中,Y用于表征像素的山高颜色值,CU用于表征山顶颜色值,CB用于表征山底颜色值。
为了使边缘的混合具有一定的随机性,还可以通过添加噪声对混色因子进行调整。
在此情况下,B3具体包括:
B31:根据各个像素的混色因子和预设的噪声调整值,确定各个像素的混合因子。
下式为其中一种混合因子的形式:
InterFac=BlendFac+gamma*noise
其中,InterFac用于表征混合因子,BlendFac用于表征混色因子,gamma为预设的噪声调整参数,可以由人工根据美术需要确定,noise用于表征噪声调整值。
B32:根据各个像素的混合因子、预设的山顶颜色值和预设的山底颜色值,确定各个像素的山高颜色值。
类似于上述的混色因子,可以通过下式确定像素的山高颜色值。
Y=(InterFac)*GU+(1-InterFac)*CB
步骤103:根据预设的噪声贴图,确定各个像素的笔触颜色值。
该方法可以基于现有的虚幻引擎实现。噪声贴图可以为外部输入的基于笔触的噪声贴图,还可以是虚幻引擎中基于单纯形的纹理噪声贴图。噪声贴图能够模拟笔触,丰富水墨风格渲染图像的细节。其中,可以将噪声贴图与经过步骤101和步骤102着色得到的图像进行颜色混合,将混合后像素的颜色值作为像素的笔触颜色值。在步骤101-步骤104并行执行的情况下,还可以直接将噪声贴图对应的像素的颜色值作为像素的笔触颜色值。
步骤104:根据预先确定的各个像素的纹理坐标,确定各个像素的内轮廓颜色值。
确定各个像素的内轮廓颜色值,即构建水墨风格渲染图像的内轮廓。
步骤104具体包括:
C1:根据预设的美术调节参数和预先确定的各个像素的纹理坐标,确定各个像素的调节权重。
人工预先选择ios线与视线夹角最小的坐标,u或者v,作为预先确定的各个像素的纹理坐标。
以确定的像素的纹理坐标为u进行说明,根据选取的纹理坐标进行模运算,运算方法如下式所示:
f=(u%ModBase)/ModBase
其中,ModBase用于表征美术调节参数,f用于表征像素的调节权重。
C2:根据各个像素的调节权重和预设的调节颜色值,确定各个像素的内轮廓颜色值。
调节颜色值可以为一个或多个,现以多个为例进行说明:
调节颜色值包括:第一调节颜色值和第二调节颜色值;
可以采用线性插值,确定像素的内轮廓颜色值。
X=f*C1+(1-f)*C2
其中,x用于表征像素的内轮廓颜色值,C1用于表征第一调节颜色值,C2用于表征第二调节颜色值。
步骤105:根据外轮廓颜色值、山高颜色值、笔触颜色值和内轮廓颜色值,生成水墨风格渲染图像。
上述步骤101-步骤104的执行顺序并不是固定的,即步骤101-步骤104可以按照预设的顺序依次执行,还可以并行执行。
将步骤101-步骤104得到的四种着色结果进行复合,得到各个像素渲染后的颜色值(渲染颜色值)。
步骤105具体包括:
D1:根据外轮廓颜色值及第一复合占比、山高颜色值及第二复合占比、笔触颜色值及第三复合占比、内轮廓颜色值及第四复合占比,确定各个像素的渲染颜色值。
在复合的过程中,各种颜色值可以采用均匀混合的方式进行复合,此时,第一复合占比、第二复合占比、第三复合占比和第四复合占比相等,皆为25%。当然,在实际应用场景中还可以采用不同大小的复合占比进行混合,例如,第一复合占比、第二复合占比、第三复合占比皆为20%,第四复合占比为40%。
D2:根据各个像素点的渲染颜色值,生成水墨风格渲染图像。
根据各个像素点的渲染颜色值进行渲染,得到水墨风格渲染图像。
该方法分别确定外轮廓颜色值、山高颜色值、笔触颜色值和内轮廓颜色值,即分别从外轮廓、山的高度、噪声和内轮廓四个角度对各个像素进行着色,能够提高水墨风格渲染图像的视觉效果。并且,该方法利用噪声贴图实现噪声模拟,不需要构建大量纹理库。同时,基于纹理坐标进行内部钩边,不需要人工进行大量的美术工作。
如图2所示,本发明实施例提供了一种水墨风格渲染方法,该方法包括以下步骤:
步骤201:确定三维场景模型中各个像素在相机空间中的法线方向和视线方向。
步骤202:确定法线方向的方向向量与视线方向的方向向量的点积。
步骤203:根据点积和预设的调节参数,确定各个像素的Frenesl项。
步骤204:若当前像素的Frenesl项不小于颜色阈值,则确定当前像素的外轮廓颜色值为预设的标准颜色值,若当前像素的Frenesl项小于颜色阈值,则确定当前像素的外轮廓颜色值为Frenesl项的平方。
步骤205:确定在世界坐标系下各个像素的高度。
步骤206:根据各个像素的高度和预先确定的山的高度,确定各个像素的混色因子。
步骤207:根据各个像素的混色因子和预设的噪声调整值,确定各个像素的混合因子。
步骤208:根据各个像素的混合因子、预设的山顶颜色值和预设的山底颜色值,确定各个像素的山高颜色值。
步骤209:根据预设的噪声贴图,确定各个像素的笔触颜色值。
步骤210:根据预设的美术调节参数和预先确定的各个像素的纹理坐标,确定各个像素的调节权重。
步骤211:根据各个像素的调节权重和预设的调节颜色值,确定各个像素的内轮廓颜色值。
步骤212:根据外轮廓颜色值及第一复合占比、山高颜色值及第二复合占比、笔触颜色值及第三复合占比、内轮廓颜色值及第四复合占比,确定各个像素的渲染颜色值。
步骤213:根据各个像素点的渲染颜色值,生成水墨风格渲染图像。
水墨风格渲染图像的像素的最终颜色可以由多种颜色通过线性插值得到,同时,人工可以通过美术调节参数等相关参数自由调节颜色,实现彩色渲染。
如图3所示,本发明实施例提供了一种水墨风格渲染装置,包括:
第一确定单元301,用于确定三维场景模型中各个像素的外轮廓颜色值;
第二确定单元302,用于根据预先确定的山的高度,确定各个像素的山高颜色值;
第三确定单元303,用于根据预设的噪声贴图,确定各个像素的笔触颜色值;
第四确定单元304,用于根据预先确定的各个像素的纹理坐标,确定各个像素的内轮廓颜色值;
生成单元305,用于根据外轮廓颜色值、山高颜色值、笔触颜色值和内轮廓颜色值,生成水墨风格渲染图像。
在本发明的一个实施例中,第一确定单元301,用于确定三维场景模型中各个像素在相机空间中的法线方向和视线方向;根据法线方向和视线方向,确定各个像素的Frenesl项;根据各个像素的Frenesl项和预设的颜色阈值,确定各个像素的外轮廓颜色值。
在本发明的一个实施例中,第一确定单元301,用于确定法线方向的方向向量与视线方向的方向向量的点积;根据点积和预设的调节参数,确定各个像素的Frenesl项。
在本发明的一个实施例中,第一确定单元301,用于若当前像素的Frenesl项大于颜色阈值,则确定当前像素的外轮廓颜色值为预设的标准颜色值。
在本发明的一个实施例中,第一确定单元301,用于若当前像素的Frenesl项小于颜色阈值,则确定当前像素的外轮廓颜色值为Frenesl项的平方。
在本发明的一个实施例中,第二确定单元302,用于确定在世界坐标系下各个像素的高度;根据各个像素的高度和预先确定的山的高度,确定各个像素的混色因子;根据各个像素的混色因子,确定各个像素的山高颜色值。
在本发明的一个实施例中,第二确定单元302,用于根据各个像素的混色因子和预设的噪声调整值,确定各个像素的混合因子;根据各个像素的混合因子、预设的山顶颜色值和预设的山底颜色值,确定各个像素的山高颜色值。
在本发明的一个实施例中,第四确定单元304,用于根据预设的美术调节参数和预先确定的各个像素的纹理坐标,确定各个像素的调节权重;根据各个像素的调节权重和预设的调节颜色值,确定各个像素的内轮廓颜色值。
在本发明的一个实施例中,生成单元305,用于根据外轮廓颜色值及第一复合占比、山高颜色值及第二复合占比、笔触颜色值及第三复合占比、内轮廓颜色值及第四复合占比,确定各个像素的渲染颜色值;根据各个像素点的渲染颜色值,生成水墨风格渲染图像。
在20世纪90年代,对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如,对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而,随着技术的发展,当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此,不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如,可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray,FPGA))就是这样一种集成电路,其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上,而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且,如今,取代手工地制作集成电路芯片,这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现,它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似,而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写,此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language,HDL),而HDL也并非仅有一种,而是有许多种,如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等,目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚,只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中,就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
控制器可以按任何适当的方式实现,例如,控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式,控制器的例子包括但不限于以下微控制器:ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320,存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道,除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外,完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件,而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至,可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元,具体可以由计算机芯片或实体实现,或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的,计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
为了描述的方便,描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然,在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中,计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器,随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式,如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定,计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media),如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个......”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述,例如程序模块。一般地,程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请,在这些分布式计算环境中,由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中,程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。