CN110378989A - 一种能够实现昼夜出图效果的三维场景渲染方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种能够实现昼夜出图效果的三维场景渲染方法，步骤如下：对三维数据进行解析，计算出户型大小、窗户开口大小、是否存在窗帘、昼夜渲染模式；创建环境光源和补光光源，计算每个光源的色温和光强；创建三维家具模型，将所有三维家具模型组合在一起，形成三维场景；赋予相应的物理材质属性；创建三维相机模型；调用渲染器，并获取渲染数据；求取画面的平均灰度；计算曝光补偿，然后调节画面饱和度和色调完成三维场景渲染。本发明的有益效果如下：通过室内打光手法对不同场景进行补光，实现不同场景下白天、黑夜效果的出图，能在第一感官上吸引用户，具有丰富的色调，无明显的溢光区域，无过暗的出图效果。

Description

一种能够实现昼夜出图效果的三维场景渲染方法

技术领域

本发明涉及家装设计技术领域，特别是指一种能够实现昼夜出图效果的三维场景渲染方法。

背景技术

在家装设计领域往往需要绘制三维场景效果图，传统三维场景效果图制作过程中，不同风格的场景需要适配不同风格的场景素材，设计师需要绘制户型、搭建三维场景效果图。首先对场景素材进行预处理，并自动给不同场景分配相应的场景素材，根据相机位置和观察角度，渲染这些场景生成三维场景效果图。

目前常见的渲染方法包括广告风格和物理渲染，广告风格主要体现在商业广告领域，其渲染质量满足于广告内容，第一观感上无法吸引用户，存在诸多缺陷，如图像中含有溢光区域和夸张色调；物理渲染能给用户提供真实观感，在第一观感上吸引用户，但物理渲染方式追求真实效果，依赖高质量的模型及贴图，相同环境光光通量下，由于昼夜模式、户型大小、窗户开口大小等原因，会存在部分场景渲染过暗、过亮、或者导致出图全黑等视觉感官较差的效果。

发明内容

本发明提出一种能够实现昼夜出图效果的三维场景渲染方法，解决了现有技术中物理渲染出图感官效果差的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种能够实现昼夜出图效果的三维场景渲染方法，其方法步骤如下：

(1)通过网络请求获取三维场景描述文件；

(2)对三维场景描述文件中的三维数据进行解析，所述三维数据包括相机位置、观察角度、户型信息、家具模型文件存放路径、家具模型位置和旋转信息；

(3)根据步骤(2)中解析出的三维数据，计算出户型大小、窗户开口大小、是否存在窗帘、昼夜渲染模式；

(4)根据步骤(3)的计算结果，创建模板化的环境光源和补光光源，并计算出每个光源的色温和光强，并对计算结果以光照模板方式进行存储；

(5)根据三维场景描述文件中的家具模型，解析出家具模型的顶点数据、法线数据、纹理贴图和存放路径，然后结合步骤(2)中解析出的家具模型位置和旋转信息，创建三维家具模型，将所有三维家具模型按照相应的空间位置组合在一起，形成三维场景；

(6)根据每个三维家具模型的名字赋予其相应的物理材质属性；

(7)根据步骤(2)中解析出的相机位置和观察角度，创建三维相机模型；

(8)挑选一个三维相机模型作为被渲染相机，利用所述被渲染相机调用渲染器，并获取渲染数据；

(9)对渲染数据进行数学计算，求取画面的平均灰度；根据中性灰和感光度计算曝光补偿，然后调用色调响应曲线，使画面能够合理映射到显示器的显示范围内，同时微调画面饱和度和对比度，完成三维场景渲染。

作为优选，所述步骤(4)的实现方法如下：

①创建环境光源，并根据当前昼夜渲染模式、户型大小、窗户开口大小因素计算出环境光源强度和环境光源色温，使得环境光源强度落在当前昼夜渲染模式下光照等级的合理区间内，并使环境光源色温达到当前昼夜渲染模式下的合理范围内；

②根据所述步骤(2)中的户型信息，判断当前门窗位置和朝向，在每一扇窗户开口外侧添加面光源，并设置为环境光入口；

③通过家具模型位置和门窗位置计算欧几里得距离，并判断窗户附近是否存在窗帘，当窗户附近存在窗帘时，在窗帘内侧创建补光光源，并根据窗帘系数以及步骤①中计算出的环境光源强度和环境光源色温，进一步计算出所需补光光源强度和补光光源色温，并将计算出的环境光源强度、环境光源色温、补光光源强度、补光光源色温以光照模板的方式存储起来，以备后续三维场景渲染时调用；

④根据步骤(2)中解析出的户型大小，通过凸包算法求解出户型凸包体，同时通过拒绝采样方式计算户型凸包体的采样点位置；创建户型内除窗户区域外其余部分的补光光源，补光光源的位置为所述采样点的位置，同时设置固定数值的补光光源强度和补光光源色温。

本发明的有益效果为：

本发明所述方法结合物理偏差渲染，通过室内打光手法对不同场景进行补光，实现不同场景下白天、黑夜效果的出图，能在第一感官上吸引用户，具有丰富的色调，无明显的溢光区域，无过暗的出图效果，能够渲染出更为逼真的三维场景效果图，同时可以将室内补光方法以光照模板的方式存储起来，减少渲染时间。

本发明能够降低三维场景效果图渲染的技术门槛，减少设计成本。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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。

实施例

一种能够实现昼夜出图效果的三维场景渲染方法，步骤如下：

(1)通过网络请求获取三维场景描述文件；

(2)对三维场景描述文件中的三维数据进行解析，所述三维数据包括相机位置、观察角度、户型信息、家具模型文件存放路径、家具模型位置和旋转信息；

(3)根据步骤(2)中解析出的三维数据，计算出户型大小、窗户开口大小、是否存在窗帘、昼夜渲染模式；

(4)根据步骤(3)的计算结果，创建模板化的环境光源和补光光源，并计算出每个光源的色温和光强，并对计算结果以光照模板方式进行存储；

(5)根据三维场景描述文件中的家具模型，解析出家具模型的顶点数据、法线数据、纹理贴图和存放路径，然后结合步骤(2)中解析出的家具模型位置和旋转信息，创建三维家具模型，将所有三维家具模型按照相应的空间位置组合在一起，形成三维场景；

(6)根据每个三维家具模型的名字赋予其相应的物理材质属性；

(7)根据步骤(2)中解析出的相机位置和观察角度，创建三维相机模型；

(8)挑选一个三维相机模型作为被渲染相机，利用所述被渲染相机调用渲染器，并获取渲染数据；

(9)对渲染数据进行数学计算，求取画面的平均灰度；根据中性灰和感光度计算曝光补偿，然后调用色调响应曲线，使画面能够合理映射到显示器的显示范围内，同时微调画面饱和度和对比度，完成三维场景渲染。

上述步骤(4)的具体实现方法如下：

①创建环境光源，并根据当前昼夜渲染模式因素计算环境光源强度和环境光源色温，使得环境光源强度落在当前昼夜渲染模式下光照等级的合理区间内(光照等级共有16级，0到15级，通常白天的光照等级为8到12范围内，夜晚的光照等级为0到2范围内)，并使环境光源色温达到当前昼夜渲染模式下的合理范围内(白天平均色温在6000到12000开尔文，夜晚色温在7200开尔文到12000开尔文)；

②根据所述步骤(3)中的户型信息，判断当前门窗类别，在每一扇窗户开口外侧添加面光源，并设置为环境光入口；

③通过家具模型位置和门窗位置计算欧几里得距离，并判断窗户附近是否存在窗帘，当窗户附近存在窗帘时，在窗帘内侧创建补光光源，并根据窗帘系数以及步骤①中计算出的环境光源强度和环境光源色温，进一步计算出所需补光光源强度和补光光源色温，并将计算出的环境光源强度、环境光源色温、补光光源强度、补光光源色温以光照模板的方式存储起来，以备后续三维场景渲染时调用；

④根据步骤(2)中解析出的户型大小，通过凸包算法求解出户型凸包体，同时通过拒绝采样方式计算户型凸包体的采样点位置；创建户型内除窗户区域外其余部分的补光光源，补光光源的位置为所述采样点的位置，同时设置固定数值的补光光源强度和补光光源色温。

本发明所述方法结合物理偏差渲染，通过室内打光手法对不同场景进行补光，实现不同场景下白天、黑夜效果的出图，能在第一感官上吸引用户，具有丰富的色调，无明显的溢光区域，无过暗的出图效果，能够渲染出更为逼真的三维场景效果图，同时可以将室内补光方法以光照模板的方式存储起来，减少渲染时间。

本发明能够降低三维场景效果图渲染的技术门槛，减少设计成本。

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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种能够实现昼夜出图效果的三维场景渲染方法，其特征在于，其方法步骤如下：

(1)通过网络请求获取三维场景描述文件；

(2)对三维场景描述文件中的三维数据进行解析，所述三维数据包括相机位置、观察角度、户型信息、家具模型文件存放路径、家具模型位置和旋转信息；

(3)根据步骤(2)中解析出的三维数据，计算出户型大小、窗户开口大小、是否存在窗帘、昼夜渲染模式；

(4)根据步骤(3)的计算结果，创建模板化的环境光源和补光光源，并计算出每个光源的色温和光强，并对计算结果以光照模板方式进行存储；

(5)根据三维场景描述文件中的家具模型，解析出家具模型的顶点数据、法线数据、纹理贴图和存放路径，然后结合步骤(2)中解析出的家具模型位置和旋转信息，创建三维家具模型，将所有三维家具模型按照相应的空间位置组合在一起，形成三维场景；

(6)根据每个三维家具模型的名字赋予其相应的物理材质属性；

(7)根据步骤(2)中解析出的相机位置和观察角度，创建三维相机模型；

(8)挑选一个三维相机模型作为被渲染相机，利用所述被渲染相机调用渲染器，并获取渲染数据；

(9)对渲染数据进行数学计算，求取画面的平均灰度；根据中性灰和感光度计算曝光补偿，然后调用色调响应曲线，使画面能够合理映射到显示器的显示范围内，同时微调画面饱和度和对比度，完成三维场景渲染。

2.根据权利要求1所述的一种能够实现昼夜出图效果的三维场景渲染方法，其特征在于，所述步骤(4)的实现方法如下：

①创建环境光源，并根据当前昼夜渲染模式、户型大小、窗户开口大小因素计算出环境光源强度和环境光源色温，使得环境光源强度落在当前昼夜渲染模式下光照等级的合理区间内，并使环境光源色温达到当前昼夜渲染模式下的合理范围内；

②根据所述步骤(2)中的户型信息，判断当前门窗位置和朝向，在每一扇窗户开口外侧添加面光源，并设置为环境光入口；

③通过家具模型位置和门窗位置计算欧几里得距离，并判断窗户附近是否存在窗帘，当窗户附近存在窗帘时，在窗帘内侧创建补光光源，并根据窗帘系数以及步骤①中计算出的环境光源强度和环境光源色温，进一步计算出所需补光光源强度和补光光源色温，并将计算出的环境光源强度、环境光源色温、补光光源强度、补光光源色温以光照模板的方式存储起来，以备后续三维场景渲染时调用；

④根据步骤(2)中解析出的户型大小，通过凸包算法求解出户型凸包体，同时通过拒绝采样方式计算户型凸包体的采样点位置；创建户型内除窗户区域外其余部分的补光光源，补光光源的位置为所述采样点的位置，同时设置固定数值的补光光源强度和补光光源色温。