CN110223589A - 一种基于3d绘画协议的汽车模型展示方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三维模型技术领域，尤其涉及一种基于3D绘画协议的汽车模型展示方法，步骤S1、采用3D建模软件制作汽车初始模型，并且制作汽车初始模型相应的材质贴图；步骤S2、搭建3D绘画协议编辑环境，在编辑环境内编写所述材质贴图的材质配置文件以形成3D场景；步骤S3、读取材质配置文件，并对材质配置文件加载不同的参数；步骤S4、对汽车初始模型添加控制组件及界面编辑器，以形成汽车最终模型；步骤S5、采用终端设备展示汽车最终模型。有益效果在于：该方法操作直观方便，功能多样性，可以对汽车的不同部位的材质进行在线编辑，并且可以实时展示编辑的结果，减少销售的成本，既保证了汽车模型的真实感，也保证了画面的流畅性。

Description

一种基于3D绘画协议的汽车模型展示方法

技术领域

本发明涉及三维模型技术领域，尤其涉及一种基于3D绘画协议的汽车模型展示方法。

背景技术

随着信息化技术的快速发展，某些行业在销售实物产品的过程中除了采用“实物现场展示”，“纸质图册展示”或“电子图片展示”外，越来越多的公司开始采用三维虚拟实时展示系统进行展示。三维虚拟实时展示的优点是：可以轻易的进行720度全方位观察产品；可以任意更换产品的模型、材质、颜色并实时的进行展示。

但是，现有的三维虚拟实时展示系统大多采用传统的渲染技术，渲染的效果不够逼真。因为渲染的效果不够逼真，会导致消费者与销售者产生销售纠纷，这也是阻碍三维虚拟实时展示系统在某些行业的实物产品销售过程中广泛应用的原因所在。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种基于3D绘画协议的汽车模型展示方法包括以下步骤：

步骤S1、采用3D建模软件制作一汽车初始模型，并且制作所述汽车初始模型相应的材质贴图；

步骤S2、基于3D绘画协议搭建一3D绘画协议编辑环境，于所述3D绘画协议编辑环境内编写所述材质贴图的材质配置文件，以形成3D场景；

步骤S3、于所述3D场景内，读取所述材质配置文件，并对所述材质配置文件加载不同的参数；

步骤S4、于所述3D场景中，对所述汽车初始模型添加控制组件及界面编辑器，以形成一汽车最终模型；

步骤S5、采用一终端设备展示所述汽车最终模型。

优选的，所述材质贴图包括环境阻塞贴图和/或薄片贴图和/或漫反射贴图和/或环境贴图。

优选的，于所述步骤S2中，形成3D场景的步骤包括：

步骤S20、基于所述3D绘画协议搭建所述3D绘画协议编辑环境；

步骤S21、于所述3D绘画协议编辑环境内创建远景相机，并设置所述远景相机的视椎体垂直视角、视椎体高宽比、视椎体近裁面、视锥体远裁面及在世界坐标的位置；

步骤S22、于所述3D绘画协议编辑环境内创建两盏光源，以形成所述3D场景。

优选的，于所述步骤S3包括：

步骤S30、于所述3D场景内，读取所述材质配置文件；

步骤S31、根据所述材质配置文件，分别依次导入所述汽车初始模型的不同模块，并根据所述材质配置文件对每一块所述模块编写不同的材质代码，以根据不同的所述材质代码加载所需的所述材质贴图；

步骤S32、对所述材质配置文件加载不同的参数，以展示所述材质贴图对应的不同模式。

优选的，所述远景相机的视椎体垂直视角设置为50；和/或

所述远景相机的视椎体高宽比为所述场景的宽度/场景的高度；和/或

所述远景相机的视椎体近裁面设置为1；和/或

所述远景相机的锥视体远裁面设置为12000。

优选的，两盏所述光源包括平行光源与环境光；

所述平行光源的颜色设置为白色，所述环境光的颜色根据所述3D场景的不同进行调整。

优选的，于所述步骤S31中，所述材质贴图对应的不同模式包括映射模式和/或包装模式和/或像素的格式。

优选的，所述材质贴图包括金属车漆材质，所述金属车漆材质至少包括三层渲染层；

三层所述渲染层包括第一层清漆层、第二层鳞片层和第三层清漆层。

本发明的技术方案的有益效果在于：该方法对基于物理的渲染进行优化，操作直观方便，用户不需要进行操作前的培训；功能多样性，可以对汽车的不同部位的材质进行在线编辑，并且可以展示编辑的结果，减少销售的成本，既保证了汽车模型的真实感，也保证了画面的流畅性，使其可以流畅的展示在终端上。

附图说明

图1为本发明的实施例的基于3D绘画协议的汽车模型展示方法的步骤流程图；

图2为本发明的实施例的基于3D绘画协议的汽车模型展示方法的形成3D场景的步骤流程图；

图3为本发明的实施例的基于3D绘画协议的汽车模型展示方法的步骤S3的步骤流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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作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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

现有的三维虚拟实时展示系统大多采用传统的渲染技术，渲染的效果不够逼真。因为渲染的效果不够逼真，会导致消费者与销售者产生销售纠纷，这也是阻碍三维虚拟实时展示系统在某些行业的实物产品销售过程中广泛应用的原因所在，虽然基于物理渲染技术可以带来视觉的冲击，但渲染计算量非常的大，一般在移动端还较难普及。

因此，针对现有技术中存在的上述缺陷，如图1所示，本发明提供一种基于3D绘画协议的汽车模型展示方法，具体包括以下步骤：

步骤S1、采用3D建模软件制作一汽车初始模型，并且制作所述汽车初始模型相应的材质贴图；

步骤S2、基于3D绘画协议搭建一3D绘画协议编辑环境，于所述3D绘画协议编辑环境内编写所述材质贴图的材质配置文件，以形成3D场景；

步骤S3、于所述3D场景内，读取所述材质配置文件，并对所述材质配置文件加载不同的参数；

步骤S4、于所述3D场景中，对所述汽车初始模型添加控制组件及界面编辑器，以形成一汽车最终模型；

步骤S5、采用一终端设备展示所述汽车最终模型。

通过上述基于3D绘画协议的汽车模型展示方法的技术方案，如图1所示，使用软件制作的汽车模型导成Obj格式，具体的，由专业美术人员按照现实汽车在3D建模软件上制作出相应的汽车模型，并将汽车模型导成Obj格式。

进一步地，可以轻易的进行720度全方位观察产品；可以任意更换产品的模型、材质、颜色并的进行展示。基于物理方法的渲染技术(Physically Based Rendering，简称PBR)已经成为图形处理方面研究的重点之一。物理渲染技术是一个基于真实光线物理特性的全新渲染引擎，其按照完全精确的算法和公式来重现光线的行为，可以记录场景内所有元素之间相互影响的信息，并且所有的光线计算都是使用光谱信息和高动态区域数据来执行的，能够用于渲染更加真实的静态光照和实现各种光源的遮蔽效果，以实现照片级别的图像效果。

在一种较优的实施例中，材质贴图包括环境阻塞贴图和/或薄片贴图和/或漫反射贴图和/或环境贴图。

具体的，汽车模型中制作材料贴图，需要制作相应的材质贴图，环境阻塞贴图(Ambient Occlusiont简称AO贴图)是一种目前常用的贴图技术，AO贴图的计算是不受任何光线影响的，是根据物体模型距离产生的，不存在任何光源效果的影响，边缘部分等比较密集的结构，正确的产生了深色，强化了模型结构，与其他通道贴图混合，可以提升模型效果。

进一步地，漫反射贴图在表现物体表面的反射和表面颜色。换句话说，它可以表现出物体被光照射到而显出的颜色和强度，吸收了比较多的光线的部分比较暗，而表面反射比较强的部分，吸收的光线比较少。列举一下，物体的固有色以及纹理，贴图上的光影。环境贴图就是每次渲染时，都作一次离线渲染，将动态之物映射到物体表面成为静态图片。

在一种较优的实施例中，于步骤S2中，形成3D场景的步骤，如图2所示，包括：

步骤S20、基于3D绘画协议搭建3D绘画协议编辑环境；

步骤S21、于3D绘画协议编辑环境内创建远景相机，并设置远景相机的视椎体垂直视角、视椎体高宽比、视椎体近裁面、视锥体远裁面及在世界坐标的位置；

步骤S22、于所述3D绘画协议编辑环境内创建两盏光源，以形成所述3D场景。

具体地，如图2所示，远景相机的视椎体垂直视角为50，具体的，从相机到一定距离的视锥体横截面在世界空间中定义为一个矩形，将可视区域框在内。有时，这对计算给定距离下该矩形的大小、或找出给定矩形大小时的距离比较有用。例如，如果一台移动的相机需要始终完整拍摄到一个对象(如玩家)，就不能靠得太近，否则物体的一部分拍不到，而远景相机的视椎体垂直视角为50是最佳角度。

进一步，如图2所示，远景相机的视椎体高宽比为场景的宽度/场景的高度，具体的，远景相机的视椎体高宽比为场景的宽度/场景的高度，这样按照同样比例，还原实体汽车的正确的缩小比例，实体汽车的各项数据只是按找固定比例缩小版，真实的结构数据没有改变。

进一步，远景相机的视椎体近裁面为1，具体的，近裁面距离设置为1在绘制过程中，会使汽车模型在视锥体内更加清楚运行更加流畅。

进一步，远景相机的视锥体远裁面为12000，具体的，远裁面距离设置为12000在绘制过程中，会使汽车模型在视锥体内更加清楚运行更加流畅。

在一种较优的实施例中，两盏所述光源包括平行光源与环境光；

平行光源的颜色设置为白色，环境光的颜色根据所述3D场景的不同进行调整。

具体的，平行光源颜色为白色，强度为1.0，平行光源又称为方向光(DirectionalLight)，是一组没有衰减的平行的光线，类似太阳光的效果。将平行光源颜色设置为白色，强度为1.0，这样更加真实的反应实体汽车真实颜色。

进一步，环境光源的颜色根据所述场景不同进行调整，具体的，环境光源为赋予场景整体色调的灯光；改变环境光源颜色能产生不同的气氛，环境光源的颜色根据场景不同进行调整，可以展示出不同效果。

在一种较优的实施例中，于所述步骤S3包括：

步骤S30、于所述3D场景内，读取所述材质配置文件；

步骤S31、根据所述材质配置文件，分别依次导入所述汽车初始模型的不同模块，并根据所述材质配置文件对每一块所述模块编写不同的材质代码，以根据不同的所述材质代码加载所需的所述材质贴图；

步骤S32、对所述材质配置文件加载不同的参数，以展示所述材质贴图对应的不同模式。

具体的，如图3所示，根据实现配置的材质文件，依次导入汽车模型的不同模块，并根据配置文件给每一块模型编写不同的材质代码，给不同的材质加载所需的材质贴图，例如加载模型的AO贴图(Ambient Occlusion，以下简称AO，是图形学领域较为流行的用来获取较为真实的全局光照效果的一种方法)和Flake(薄片)贴图，并分别设置映射模式(Mapping Modes)、包装模式(Wrapping Models)和像素的格式(Pixel Types)，Flake贴图主要用来展现高端金属车漆的颗粒感，Flake贴图的制作工艺直接会影响到最终颗粒感的效果，环境贴图可以有多中展现模式，既可以用六张图组成一个场景，也可以用一个全景图来展现，不同的格式的全景图需要用不同的加载器进行加载，本文是采用六张图作为一个环境贴图，并textureLoader(文本加载程序)进行加载。

在一种较优的实施例中，于所述步骤S31中，所述材质贴图对应的不同模式包括映射模式和/或包装模式和/或像素的格式；这样参数的不同，对汽车初始模型进行进一步编辑，实现汽车模型的720度旋转和缩放，对汽车初始模型进行热点编辑，实现汽车模型的开关门操作，和转换不同的视角观看车内装饰，并实现对汽车初始模型的不同模块进行材质编辑，可以实时展现编辑后的效果。

现有技术中，在视觉外观模拟领域中，金属车漆材质的渲染是一个特别有趣的问题，汽车行业在生产过程中和营销阶段对其产品的照片拟真虚拟原型制造具有重大的商业兴趣，客户希望预览特定涂层的外观；此外，对于现有的渲染管线建模而言，这些材料构成严峻挑战，因为汽车漆是一种多层材料，电泳层就是所谓的衬底；在现代汽车中，这是一种电镀锡层(作为防腐蚀)，由抛光的白色或浅灰色粉末制成的填料(以消除锡的不均匀)覆盖，从而导致入射光的漫反射；中涂层附着在电泳层上，防紫外线，保护电泳层，并加强车身的防腐保护，为色漆层提供良好的附着环境，部分厂商的中涂层也能对色漆的色相起一定的衬托作用；色漆层附着在中涂层，进一步加强车身的防腐保护，并展示色相，我们看到的各种颜色就是色漆层展示出来的；清漆层附着在色漆层，更一步加强车身的防腐保护，并保护色漆层不受微小的刮擦，使颜色更透亮，减缓褪色现象；这使得使用标准计算机图形技术(如基于图像的渲染)难以建模和测量。

针对上述技术现状问题，本发明技术方案提出了以下技术方案：

在一种较优的实施例中，材质贴图包括金属车漆材质，所述金属车漆材质至少包括三层渲染层；

三层所述渲染层包括第一层清漆层、第二层鳞片层和第三层清漆层。

具体的，金属车漆主要采用三层的渲染方式，第一层清漆层借鉴冯氏材质的BRDF光照模型(Bidirectional Reflectance Distribution Function，即双向反射分布函数)，去除该模型对环境光的反射，冯氏的光照模型去除环境光反射，第二层薄片层借鉴法线贴图的处理模式，设置变形uvTransform参数(包括旋转rotate、扭曲skew、缩放scale和移动translate以及矩阵变形matrix)和调整大小normalScale参数调整颗粒感的大小，第三层清漆层，计算菲涅耳反射系数vFrasnelReflect和菲涅尔通道系数vFrasnelAlpha，反射系数用来计算环境反射(textureCube(envMap2，vFrasnelReflect))，通道系数(vFrasnelAlpha)用来融合三层的颜色(outgoingLight2＝gl_FragColor.xyz*vec3(1.0-vFrasnelAlpha)+frasnelRefColor)，又由于真实车漆在接缝处有明显的接缝痕迹，所以采用视线和模型的顶点法线计算了一个colorweight系数，将该系数乘以outgoingLight2，最后再进行tone mapping操作，tone mapping矫正后的结果即为最终的车漆效果。

在一种较优的实施例中，终端设备包括计算机或手机或平板电脑。

具体的，终端可以是包括计算机，智能手机和平板电脑，该方法对基于物理的渲染进行优化，大大减少了对平行光原和环境光源的计算量，用标准PBR材质(PBR全称Physicallly-Based Rendering，这是一种基于物理规律模拟的一种渲染技术)在手机端展示的速度大约是13-14fps，用本文的方法在一定配置的手机(最高主频为2.0GHz的骁龙625八核处理器和4G运行内存)可以达到30fps左右，既保证了汽车模型的真实感，也保证了画面的流畅性，使其可以流畅的运行在移动终端上。

进一步，本发明的技术方法应用广泛，具体体现在以下方面中：(1)在汽车的展厅可以使用，如果展厅的面积有限，可以使用这种方法在有限的展厅面积下近可能多的展示新汽车。(2)在汽车销售的4S店可以使用，顾客不用专门跑到4S店观看汽车，只要在由网络的地方通过手机就可以720度观看汽车，这不仅节省了顾客的时间，也给汽车销售人员节省了大量的时间成本，同时还减少了客户因时间或其他因素造成的负面因素，因此大大提升了公司的形象。

进一步，本发明的技术方法优势具体体现在以下方面中：(1)操作直观方便，用户不需要进行操作前的培训；(2)功能多样性，可以对汽车的不同部位的材质进行在线编辑，并且可以展示编辑的结果。(3)算法方面优势，效果与PBR类似，但是计算量大大减少，可以流畅的跑在手机上，在最高主频为2.0GHz的骁龙625八核处理器和4G运行内存的手机上可以达到30fps的渲染速度；(4)该方法可以减少销售的成本。

本发明的技术方案的有益效果在于：该方法对基于物理的渲染进行优化，操作直观方便，用户不需要进行操作前的培训；功能多样性，在不同模块中设置界面编辑器，可以实时展示编辑的结果，减少销售的成本，既保证了汽车模型的真实感，也保证了画面的流畅性，使其可以流畅的运行在移动终端上。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于3D绘画协议的汽车模型展示方法，其特征在于，所述汽车模型展示方法包括以下步骤：

步骤S1、采用3D建模软件制作一汽车初始模型，并且制作所述汽车初始模型相应的材质贴图；

步骤S2、基于3D绘画协议搭建一3D绘画协议编辑环境，于所述3D绘画协议编辑环境内编写所述材质贴图的材质配置文件，以形成3D场景；

步骤S3、于所述3D场景内，读取所述材质配置文件，并对所述材质配置文件加载不同的参数；

步骤S4、于所述3D场景中，对所述汽车初始模型添加控制组件及界面编辑器，以形成一汽车最终模型；

步骤S5、采用一终端设备展示所述汽车最终模型。

2.根据权利要求1所述一种基于3D绘画协议的汽车模型展示方法，其特征在于，所述材质贴图包括环境阻塞贴图和/或薄片贴图和/或漫反射贴图和/或环境贴图。

3.根据权利要求1所述一种基于3D绘画协议的汽车模型展示方法，其特征在于，于所述步骤S2中，形成3D场景的步骤包括：

步骤S20、基于所述3D绘画协议搭建所述3D绘画协议编辑环境；

步骤S21、于所述3D绘画协议编辑环境内创建远景相机，并设置所述远景相机的视椎体垂直视角、视椎体高宽比、视椎体近裁面、视锥体远裁面及在世界坐标的位置；

步骤S22、于所述3D绘画协议编辑环境内创建两盏光源，以形成所述3D场景。

4.根据权利要求1所述一种基于3D绘画协议的汽车模型展示方法，其特征在于，于所述步骤S3包括：

步骤S30、于所述3D场景内，读取所述材质配置文件；

步骤S31、根据所述材质配置文件，分别依次导入所述汽车初始模型的不同模块，并根据所述材质配置文件对每一块所述模块编写不同的材质代码，以根据不同的所述材质代码加载所需的所述材质贴图；

步骤S32、对所述材质配置文件加载不同的参数，以展示所述材质贴图对应的不同模式。

5.根据权利要求3所述一种基于3D绘画协议的汽车模型展示方法，其特征在于，所述远景相机的视椎体垂直视角设置为50；和/或

所述远景相机的视椎体高宽比为所述场景的宽度/场景的高度；和/或

所述远景相机的视椎体近裁面设置为1；和/或

所述远景相机的锥视体远裁面设置为12000。

6.根据权利要求3所述一种基于3D绘画协议的汽车模型展示方法，其特征在于，两盏所述光源包括平行光源与环境光；

所述平行光源的颜色设置为白色，所述环境光的颜色根据所述3D场景的不同进行调整。

7.根据权利要求4所述一种基于3D绘画协议的汽车模型展示方法，其特征在于，于所述步骤S31中，所述材质贴图对应的不同模式包括映射模式和/或包装模式和/或像素的格式。

8.根据权利要求4所述一种基于3D绘画协议的汽车模型展示方法，其特征在于，所述材质贴图包括金属车漆材质，所述金属车漆材质至少包括三层渲染层；

三层所述渲染层包括第一层清漆层、第二层鳞片层和第三层清漆层。

9.根据权利要求1所述一种基于3D绘画协议的汽车模型展示方法，其特征在于，所述终端设备包括计算机或手机或平板电脑。