CN111899325B - 晶石模型的渲染方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种晶石模型的渲染方法、装置、电子设备及存储介质，涉及模型渲染技术领域。其中，该方法通过对待处理的晶石模型的纹理坐标进行视差映射处理，获得偏移的纹理坐标；通过偏移的纹理坐标对预设的细节纹理贴图进行采样，得到用于表征晶石模型内部部分细节的内部纹理贴图；将内部纹理贴图与预设的反照率贴图进行混合，得到颜色贴图；根据颜色贴图和预设的基于物理的着色模型对晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果；根据第一光照结果对晶石模型进行渲染，使得渲染后的晶石模型不仅可以体现出晶石表面的反射质感，还可以体现晶石内部的折射现象，反映晶石的内部质感，提高晶石模型的渲染方法的适用性。
Description
技术领域
本申请涉及模型渲染技术领域，特别涉及一种晶石模型的渲染方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
晶石在光学表现上具有与众不同的折射、散射现象，难以用一种统一的概念去表达它们的材质。晶石通常纯净时形成无色透明的晶石，当含有微量元素或者杂质时会呈现不同的颜色，杂质影响光线的折射也会让晶石的材质显得特别，而通过对晶石模型进行渲染，可以以三维虚拟展示的方式体现晶石的真实质感。
现有的对晶石模型进行渲染时，一般基于物理的着色模型实现，其本身通过复杂的光照计算，以及金属度和粗糙度来定义物体表面的光线反射情况，从而能够表达物体的表面质感。
但现有的渲染方法由于遵循其狭义的物理定义，因此，通常难以描述晶石的内部质感。
发明内容
本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种晶石模型的渲染方法、装置、电子设备及存储介质，不仅可以体现晶石表面反射效果，同时还可以体现晶石内部的折射效果，反映晶石的内部质感。
为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种晶石模型的渲染方法，包括：
对待处理的晶石模型的纹理坐标进行视差映射处理，获得偏移的纹理坐标；
通过所述偏移的纹理坐标对预设的细节纹理贴图进行采样，得到用于表征所述晶石模型内部部分细节的内部纹理贴图；
将所述内部纹理贴图与预设的反照率贴图进行混合，得到颜色贴图；
根据所述颜色贴图和预设的基于物理的着色模型对所述晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果；
根据所述第一光照结果对所述晶石模型进行渲染。
可选地，上述根据所述颜色贴图和预设的基于物理的着色模型对所述晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果，包括：
根据所述颜色贴图、预设的粗糙度贴图、预设的法线贴图和预设的基于物理的着色模型对所述晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果。
可选地，上述方法还包括：
根据所述颜色贴图和预设的透光贴图对所述晶石模型进行透射光计算，获得第二光照结果，其中，所述预设的透光贴图用于表示所述晶石模型不同区域的透光率；
所述根据所述第一光照结果对所述晶石模型进行渲染，包括：
根据所述第一光照结果和所述第二光照结果对所述晶石模型进行渲染。
可选地，上述根据所述颜色贴图和预设的透光贴图对所述晶石模型进行透射光计算，获得第二光照结果，包括：
在所述晶石模型内部模拟一虚拟光源；
获取所述虚拟光源的初始光照方向、光照衰减因子以及光源颜色；
获取所述初始光照方向经所述晶石模型折射后得到的折射光照方向；
根据所述折射光照方向以及观察方向获得所述晶石模型的透射因子；
根据所述透射因子、所述光源颜色、所述光照衰减因子、所述预设的透光贴图以及所述颜色贴图计算透射光，得到第二光照结果。
可选地，上述获取所述初始光照方向经所述晶石模型折射后得到的折射光照方向，包括：
根据所述初始光照方向和所述晶石模型表面顶点的法线方向，获取所述初始光照方向经所述晶石模型折射后得到的折射光照方向。
可选地，上述获取所述虚拟光源的初始光照方向，包括：
根据所述虚拟光源的位置以及所述晶石模型表面顶点的顶点位置，获取所述虚拟光源的初始光照方向；
上述获取所述虚拟光源的光照衰减因子，包括：
根据预设的光照范围参数以及所述虚拟光源的光照向量的模，获取所述虚拟光源的光照衰减因子。
可选地，上述方法还包括：
根据所述颜色贴图、所述晶石模型表面顶点的法线方向以及观察方向对所述晶石模型进行边缘光计算，获得第三光照结果；
上述根据所述第一光照结果对所述晶石模型进行渲染，包括：
根据所述第一光照结果和所述第三光照结果对所述晶石模型进行渲染。
可选地，上述根据所述颜色贴图、所述晶石模型表面顶点的法线方向以及观察方向对所述晶石模型进行边缘光计算，获得第三光照结果，包括：
将所述晶石模型表面顶点的法线方向与观察方向的点乘结果作为插值因子，对预设的边缘光内层颜色和预设的边缘光的外层颜色进行插值，获得边缘光因子；
根据所述颜色贴图、所述边缘光因子以及预设的边缘光可控参数获取所述晶石模型的边缘光，得到第三光照结果。
可选地，上述方法还包括：
根据所述颜色贴图、所述晶石模型表面顶点的法线方向以及观察方向对所述晶石模型进行边缘光计算，获得第三光照结果；
所述根据所述第一光照结果和所述第二光照结果对所述晶石模型进行渲染，包括：
根据所述第一光照结果、所述第二光照结果以及所述第三光照结果对所述晶石模型进行渲染。
第二方面，本申请实施例提供了一种晶石模型的渲染装置，包括：获取模块、采样模块、混合模块、第一计算模块以及渲染模块；
所述获取模块，用于对待处理的晶石模型的纹理坐标进行视差映射处理，获得偏移的纹理坐标；
所述采样模块，用于通过所述偏移的纹理坐标对预设的细节纹理贴图进行采样，得到用于表征所述晶石模型内部部分细节的内部纹理贴图；
所述混合模块，用于将所述内部纹理贴图与预设的反照率贴图进行混合，得到颜色贴图；
所述第一计算模块，用于根据所述颜色贴图和预设的基于物理的着色模型对所述晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果；
所述渲染模块，用于根据所述第一光照结果对所述晶石模型进行渲染。
可选地，所述第一计算模块，具体用于根据所述颜色贴图、预设的粗糙度贴图、预设的法线贴图和预设的基于物理的着色模型对所述晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果。
可选地，上述装置还包括：第二计算模块，用于根据所述颜色贴图和预设的透光贴图对所述晶石模型进行透射光计算，获得第二光照结果，其中，所述预设的透光贴图用于表示所述晶石模型不同区域的透光率；
所述渲染模块，具体用于根据所述第一光照结果和所述第二光照结果对所述晶石模型进行渲染。
可选地，第二计算模块，具体用于在所述晶石模型内部模拟一虚拟光源；
获取所述虚拟光源的初始光照方向、光照衰减因子以及光源颜色；
获取所述初始光照方向经所述晶石模型折射后得到的折射光照方向；
根据所述折射光照方向以及观察方向获得所述晶石模型的透射因子；
根据所述透射因子、所述光源颜色、所述光照衰减因子、所述预设的透光贴图以及所述颜色贴图计算透射光，得到第二光照结果。
可选地，第二计算模块，具体用于根据所述初始光照方向和所述晶石模型表面顶点的法线方向，获取所述初始光照方向经所述晶石模型折射后得到的折射光照方向。
可选地，第二计算模块，具体用于根据所述虚拟光源的位置以及所述晶石模型表面顶点的顶点位置，获取所述虚拟光源的初始光照方向；根据预设的光照范围参数以及所述虚拟光源的光照向量的模，获取所述虚拟光源的光照衰减因子。
可选地，上述装置还包括：第三计算模块，用于根据所述颜色贴图、所述晶石模型表面顶点的法线方向以及观察方向对所述晶石模型进行边缘光计算，获得第三光照结果；
所述渲染模块，具体用于根据所述第一光照结果和所述第三光照结果对所述晶石模型进行渲染。
可选地，第三计算模块，具体用于将所述晶石模型表面顶点的法线方向与观察方向的点乘结果作为插值因子，对预设的边缘光内层颜色和预设的边缘光的外层颜色进行插值，获得边缘光因子；
根据所述颜色贴图、所述边缘光因子以及预设的边缘光可控参数获取所述晶石模型的边缘光，得到第三光照结果。
可选地，上述装置还包括：第三计算模块，用于根据所述颜色贴图、所述晶石模型表面顶点的法线方向以及观察方向对所述晶石模型进行边缘光计算，获得第三光照结果；
渲染模块，具体用于根据所述第一光照结果、所述第二光照结果以及所述第三光照结果对所述晶石模型进行渲染。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：处理器、存储介质和总线，存储介质存储有处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器与存储介质之间通过总线通信，处理器执行机器可读指令，以执行上述第一方面的晶石模型的渲染方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面的晶石模型的渲染方法的步骤。
本申请的有益效果是：
本申请实施例提供的一种晶石模型的渲染方法、装置、电子设备及存储介质中，通过对待处理的晶石模型的纹理坐标进行视差映射处理，获得偏移的纹理坐标；通过偏移的纹理坐标对预设的细节纹理贴图进行采样，得到用于表征晶石模型内部部分细节的内部纹理贴图；将内部纹理贴图与预设的反照率贴图进行混合，得到颜色贴图；根据颜色贴图和预设的基于物理的着色模型对晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果；根据第一光照结果对晶石模型进行渲染，使得渲染后的晶石模型不仅可以体现出晶石表面的反射质感，还可以体现晶石内部的折射现象，反映晶石的内部质感，提高晶石模型的渲染方法的适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请一实施例提供的晶石模型的渲染方法的流程示意图；
图2为本申请一实施例提供的内部纹理贴图的示意图；
图3为本申请一实施例提供的颜色贴图的示意图；
图4为本申请一实施例提供的渲染后的晶石模型的示意图；
图5为本申请另一实施例提供的晶石模型的渲染方法的流程示意图；
图6为本申请一实施例提供的渲染后的晶石模型的示意图；
图7为本申请另一实施例提供的晶石模型的渲染方法的流程示意图；
图8为本申请另一实施例提供的晶石模型的渲染方法的流程示意图；
图9为本申请另一实施例提供的渲染后的晶石模型的示意图；
图10为本申请另一实施例提供的晶石模型的渲染方法的流程示意图；
图11为本申请另一实施例提供的晶石模型的渲染方法的流程示意图；
图12为本申请另一实施例提供的渲染后的晶石模型的示意图；
图13为本申请一实施例提供的晶石模型的渲染装置的功能模块示意图；
图14为本申请另一实施例提供的晶石模型的渲染装置的功能模块示意图；
图15为本申请另一实施例提供的晶石模型的渲染装置的功能模块示意图；
图16为本申请实施例提供的一种电子设备结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
其中，在介绍本申请之前，首先对本申请中将会用到的相关名词进行解释说明：
PBR：全称Physically based rendering，中文意思为基于物理的渲染，基于物理的渲染(PBR)是计算机图形学中的一种方法，旨在以更准确的方式模拟现实世界中的光学现象。PBR是一种广义上的概念，而不是一套严格的规则。
PBS：全称Physically based shading，基于物理的着色，使用一套近似的模拟方程是实现PBR的一种可行方式，本文用PBS一词指代这些近似模拟方程所组成的一套着色程序算法，可以理解为PBS是PBR思想的具体实现方式。
Shading：着色，为计算图形学专有名词，意为使用GPU利用Shader实现在电脑屏幕绘制图像的过程。
Shader：指着色器，是运行在GPU图形处理器上的一种可编程程序，根据Shader可以实现各种各样的图形图像效果。
在多媒体制作领域，例如游戏、视频、动漫等中，现有的晶石模型的渲染方法有两类，分别是基于美术经验的着色方法或是基于物理的着色模型。
基于美术经验的着色方法，意思是基于美术制作者对晶石材质的直观感受和理解，利用最简单的着色技术对效果进行还原。其中，通过该类方法进行渲染时，首先对晶石模型做半透明化处理以及模拟菲涅尔现象给晶石添加边缘亮光，来分别模拟光的折射和散射现象，然后配合美术师绘制的晶石纹理贴图，来进一步强化纹理质感。基于物理的着色模型，本身通过复杂的光照计算，以及金属度和粗糙度来定义物体表面的光线反射情况，从而能够很好地表达物体的表面质感。
但现有的两种方式都存在一定的技术局限性，基于美术经验的着色方法能够制作出属性各异的晶石效果，可以灵活定制出特殊效果，但缺乏准确的物理性，缺少真实的光线反射效果，无法准确表达出其作为“石”的那一部分表面反光质感。基于物理的着色能够准确表达矿石表面质感，但由于遵循其狭义的物理定义，通常难以描述晶石内部发生的复杂的光线散射、折射现象，想要定制出特殊晶石效果比较困难。
有鉴于此，本申请所提供一种晶石模型的渲染方法，使得渲染后的晶石模型，不仅可以体现出晶石表面的反射质感，还可以体现晶石内部的折射现象，反映出晶石的内部质感，体现晶石真实、细腻的材料质感；此外，还可以反映晶石内部的散射现象，进一步增强晶石的内部质感，边缘轮廓，从而使得渲染效果更为逼真，提高晶石模型的渲染方法的适用性。
图1为本申请一实施例提供的晶石模型的渲染方法的流程示意图，图2为本申请一实施例提供的内部纹理贴图的示意图，图3为本申请一实施例提供的颜色贴图的示意图，图4为本申请一实施例提供的渲染后的晶石模型的示意图。本申请实施例所提供的晶石模型的渲染方法的执行主体可以是计算机、服务器、处理器等可以进行模型渲染的设备，比如，手机、笔记本电脑、平板电脑、掌上电脑、PAD、台式电脑等，本申请在此不作限定。如图1所示，该方法包括：
S101、对待处理的晶石模型的纹理坐标进行视差映射处理，获得偏移的纹理坐标。
其中，晶石可以包括晶体、矿石等物质，待处理的晶石模型可以根据晶石的多种图像数据构建，本申请在此并不限定具体的构建过程，根据实际的应用场景可以灵活选择构建方式。视差映射技术是一种模拟物体视觉立体感的纹理映射技术，又或者可以称为改进的凹凸贴图或者法线贴图技术，通过该技术可以模拟晶石内部的矿物杂质，使得当观察者从不同角度观察晶石时，晶石内部的杂质会呈现真实的折射现象。其中，进行视差映射处理，可以通过沿着视点方向平移纹理坐标来实现纹理图像的真实感绘制，从而获得偏移的纹理坐标。
S102、通过偏移的纹理坐标对预设的细节纹理贴图进行采样，得到用于表征晶石模型内部部分细节的内部纹理贴图。
预设的细节纹理贴图可以由美术师针对该待处理的晶石模型制作得到，可以反映晶石内部的固有色，在得到上述偏移的纹理坐标后，可以通过该偏移的纹理坐标对预设的细节纹理贴图进行采样，如图2所示，从而得到可以表征该晶石模型内部部分细节的内部纹理贴图，实现了可以通过视差偏移技术来模拟晶石内部的矿物杂质，使得当观察者从不同角度观察晶石时，晶石内部的杂质可以呈现真实的折射现象。
S103、将内部纹理贴图与预设的反照率贴图进行混合，得到颜色贴图。
其中，预设的反照率贴图又可称为预设的Albedo贴图，其可以由美术师针对该晶石模型制作得到，可以反映晶石表面的固有色，则可以将上述内部纹理贴图与该预设的反照率贴图进行混合，如图3所示，从而可以得到颜色贴图，又或者可以称为漫反射贴图，漫反射贴图可以表现出晶石模型被光照射到而显出的颜色和强度。在此过程中，由于内部纹理贴图是基于视差映射技术得到，视差偏移技术是一种模拟物体视觉立体感的纹理映射技术，对深度有着更好的表达，因此，混合得到的颜色贴图可以不仅可以反映晶石表面的固有色，还可以反映晶石内部的固有色、细节纹理等。
在一些实施例中，可选地，上述混合过程可通过混合函数来实现，对于该混合过程，可参见下述的混合公式，但不以为限。
float4 diffuse_map_color＝
lerp(Detailmap_color，Albedo_color，float4(saturate(1.0f–NdotV))；
其中，diffuse_map_color表示颜色贴图，lerp()表示混合函数，Detailmap_color表示内部纹理贴图对应的纹理值，Albedo_color表示预设的反照率贴图对应的纹理值，float4(saturate(1.0f–NdotV)表示菲涅尔因子，NdotV表示插值因子。
S104、根据颜色贴图和预设的基于物理的着色模型对晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果。
其中，预设的基于物理的着色(Physically based shading，PBS)模型可以是Cook-Torrance光照模型，但不以此为限。其中，对于Cook-Torrance光照模型来说，其可以将物体粗糙表面看作由很多微小平面(微平面)组成，每一个微平面都被看作一个理想的镜面反射体，物体表面的粗糙度由微平面斜率的变化来衡量，一个粗糙表面由一系列斜率变化很大的微平面组成，而在相对平滑的表面上微平面斜率变化较小，根据该原理可以模拟光线是如何从晶石模型表面反射的，使得可以反映晶石表面真实细腻的材料质感。
在得到上述颜色贴图后，则可以将该颜色贴图应用到基于物理的光照计算当中，即根据该颜色贴图和预设的基于物理的着色模型对晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果，该第一光照结果可以包括晶石模型的表面反射光参数以及内部折射光参数，比如，可以包括反射光颜色、反射光方向、反射率、折射光颜色、折射光方向等，但不以为限。
S105、根据第一光照结果对晶石模型进行渲染。
如上，在得到第一光照结果后，即可根据该第一光照结果对晶石模型进行渲染，如图4所示，使得渲染后的晶石模型不仅可以体现出晶石表面的反射质感，也能体现晶石内部的折射现象。
综上，本申请实施例所提供的晶石模型的渲染方法，通过对待处理的晶石模型的纹理坐标进行视差映射处理，获得偏移的纹理坐标；通过偏移的纹理坐标对预设的细节纹理贴图进行采样，得到用于表征晶石模型内部部分细节的内部纹理贴图；将内部纹理贴图与预设的反照率贴图进行混合，得到颜色贴图；根据颜色贴图和预设的基于物理的着色模型对晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果；根据第一光照结果对晶石模型进行渲染，使得渲染后的晶石模型不仅可以体现出晶石表面的反射质感，还可以体现晶石内部的折射现象，提高晶石模型的渲染方法的适用性。
可选地，上述根据颜色贴图和预设的基于物理的着色模型对晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果，包括：
根据颜色贴图、预设的粗糙度贴图、预设的法线贴图和预设的基于物理的着色模型对晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果。
预设的粗糙度贴图和预设的法线贴图均可以由美术师制作得到，其中，通过该预设的粗糙度贴图可以体现晶石表面的粗糙度；预设的法线贴图作为凹凸纹理的扩展，可以使每个平面的各像素拥有了高度值，包含了许多细节的表面信息，对于视觉效果而言，若在特定位置上应用光源，可以让细节程度较低的晶石表面生成高细节程度的精确光照方向和反射效果。
因此，可以根据上述颜色贴图、预设的粗糙度贴图、预设的法线贴图和预设的基于物理的着色模型对晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果，该第一光照结果可以包括晶石模型的表面反射光参数以及内部折射光参数，使得可以反映晶石表面的反射质感和内部的折射现象，体现出晶石真实细腻的材料质感。
图5为本申请另一实施例提供的晶石模型的渲染方法的流程示意图，图6为本申请一实施例提供的一种渲染后的晶石模型的示意图。可选地，如图5所示，上述方法还包括：
S201、根据颜色贴图和预设的透光贴图对晶石模型进行透射光计算，获得第二光照结果，其中，预设的透光贴图用于表示晶石模型不同区域的透光率。
预设的透光贴图可以由美术师制作得到，通过该预设的透光贴图可以反映晶石模型不同区域的透光率，透光贴图中颜色越亮则表示透光率越高，颜色越暗则表示透光率越低，比如，黑色表示不透光。其中，根据上述的颜色贴图和预设的透光贴图可以对晶石模型进行透射光计算，获得第二光照结果，该第二光照结果可以包括晶石模型的内部透射光参数，比如，可以包括：透射光颜色、亮度、透射因子、光透射率等，但不以此为限。其中，需要说明的是，透射光指的是光源光穿过透明或半透明物体后再进入视觉的光线，透射光的亮度和颜色取决于入射光穿过被透射物体之后所达到的光透射率及波长特征。
如图6所示，为根据第二光照结果对晶石模型进行渲染后的晶石模型，可以看出该渲染后的晶石模型可以反映晶石内部的散射效果。
相应地，上述根据第一光照结果对晶石模型进行渲染，包括：
S202、根据第一光照结果和第二光照结果对晶石模型进行渲染。
由于第一光照结果可以表征晶石模型的表面反射光参数以及内部折射光参数、第二光照结果可以表征晶石模型的内部透射光参数，因此，可以根据该第一光照结果和第二光照结果对晶石模型进行渲染，使得渲染后的晶石模型不仅可以体现出晶石表面的反射质感、晶石内部的折射现象，还可以体现晶石内部的散射效果，进一步增强晶石的内部质感。
图7为本申请另一实施例提供的晶石模型的渲染方法的流程示意图。可选地，如图7所示，上述根据颜色贴图和预设的透光贴图对晶石模型进行透射光计算，获得第二光照结果，可以包括：
S301、在晶石模型内部模拟一虚拟光源。
S302、获取虚拟光源的初始光照方向、光照衰减因子以及光源颜色。
其中，虚拟光源用于提供光照，根据该虚拟光源的相关设置参数可以获取该虚拟光源的初始光照方向、光照衰减因子以及光源颜色，以便后续可以计算透射光的相关参数。
S303、获取初始光照方向经晶石模型折射后得到的折射光照方向。
S304、根据折射光照方向以及观察方向获得晶石模型的透射因子。
S305、根据透射因子、光源颜色、光照衰减因子、预设的透光贴图以及颜色贴图计算透射光，得到第二光照结果。
其中，通过在晶石模型内部模拟一虚拟光源，可以获取该虚拟光源的初始光照方向经晶石模型折射后得到的折射光照方向，可以理解的是，折射光照方向根据晶石模型的形状、虚拟光源在晶石模型内的位置有关，根据不同的应用场景，其折射光照方向可以有所不同；在获取到该折射光照方向后，则可以根据该折射关照方向和观察方向获得晶石模型的透射因子，根据该透射因子、光源颜色、光照衰减因子、上述预设的透光贴图以及颜色贴图计算透射光，得到第二光照结果。
可选地，上述获取初始光照方向经晶石模型折射后得到的折射光照方向，包括：
根据初始光照方向和晶石模型表面顶点的法线方向，获取初始光照方向经晶石模型折射后得到的折射光照方向。
其中，在获取折射光照方向时，可以获取晶石模型表面顶点的法线方向，根据该法线方向和初始光照方向来获取初始光照方向经晶石模型折射后得到的折射光照方向。
可选地，上述获取虚拟光源的初始光照方向，包括：
根据虚拟光源的位置以及晶石模型表面顶点的顶点位置，获取虚拟光源的初始光照方向。
其中，对于虚拟光源的初始光照方向的获取，可以根据虚拟光源的位置以及晶石模型表面顶点的顶点位置的差值来获取。
在一些实施例中，可以根据下述方式来获取虚拟光源的初始光照方向，但不以此为限。
float3 inner_light_dir_＝Inner_light_pos.xyz-pos_local.xyz；
其中，inner_light_dir_表示虚拟光源的初始光照方向、Inner_light_pos.xyz表示虚拟光源的位置、pos_local.xyz表示晶石模型表面顶点的顶点位置。
上述获取虚拟光源的光照衰减因子，包括：
根据预设的光照范围参数以及虚拟光源的光照向量的模，获取虚拟光源的光照衰减因子。
其中，虚拟光源的光照向量的模可以为虚拟光源的初始光照方向向量的模，预设的光照范围参数可以根据实际的应用场景灵活设置，则可以根据该预设的光照范围参数以及该虚拟光源的光照向量的模，获取虚拟光源的光照衰减因子。
在一些实施例中，可以根据下述方式来获取虚拟光源的光照衰减因子，但不以此为限。
float inner_light_dist＝length(inner_light_dir_)；
float inner_light_fac＝clamp((Inner_light_range-inner_light_dist)/Inner_light_range,0.0f,1.0f)；
其中，inner_light_dist表示虚拟光源的光照向量的模、inner_light_fac表示虚拟光源的光照衰减因子、Inner_light_range表示预设的光照范围参数。此外，需要说明的是，对于参数inner_light_dir_的说明，可参见前述的相关内容，本申请在此不再赘述。
基于上述内容，在一些实施例中，可以根据下述方式获取折射光照方向，但不以为限。首先，可以根据虚拟光源的初始光照方向计算出虚拟光源的标准光照方向，然后根据该标准光照方向和晶石模型表面顶点的法线方向，获取初始光照方向经晶石模型折射后得到的折射光照方向，具体获取方式如下。
float3 inner_light_dir＝normalize(inner_light_dir_)；
float3 transLightDir＝normalize(inner_light_dir+cTSDistortion*normalWorld)；
其中，inner_light_dir表示虚拟光源的标准光照方向、transLightDir表示折射光照方向、cTSDistortion表示初始光照方向沿晶石模型表面顶点的法线方向偏移的程度，normalWorld表示晶石模型表面顶点的法线方向。
基于上述内容，在一些实施例中，可以根据下述透射方程模拟光线在晶石模型内部的传播，从而获取透射光，但不以为限。其中，可以根据上述计算得到的折射光照方向以及观察方向获得晶石模型的透射因子；然后，再根据透射因子、光源颜色、光照衰减因子、预设的透光贴图以及颜色贴图计算透射光，具体获取方式如下。
float transDot＝(0.5f+0.5f*dot(view_dir,-transLightDir))*cTSScale；
float3 transLight_color＝transDot*Inner_LightColor.rgb*inner_light_fac*sss_map*diffuse_map_color；
其中，transDot表示透射因子、view_dir表示观察方向、cTSScale表示透射程度、transLight_color表示透射光、Inner_LightColor.rgb表示光源颜色、sss_map表示预设的透光贴图、diffuse_map_color表示颜色贴图。
由上计算可知，本申请所提供的透射光的计算方法，具有计算简单、计算速度快，性能消耗低的特点。
图8为本申请另一实施例提供的晶石模型的渲染方法的流程示意图，图9为本申请另一实施例提供的渲染后的晶石模型的示意图。可选地，如图8所示，在上述实施例的基础上，为了使得可以反映晶石的边缘轮廓，使得渲染效果更为逼真，上述方法还包括：
S601、根据颜色贴图、晶石模型表面顶点的法线方向以及观察方向对晶石模型进行边缘光计算，获得第三光照结果。
根据第一光照结果对晶石模型进行渲染，包括：
S602、根据第一光照结果和第三光照结果对晶石模型进行渲染。
其中，边缘光又可称为轮廓光，通过边缘光可以体现出晶石模型的边缘轮廓。基于上述实施例的基础上，可以根据颜色贴图、晶石模型表面顶点的法线方向以及观察方向对晶石模型进行边缘光计算，从而得到第三光照结果，该第三光照结果可以包括晶石模型的边缘光参数，该边缘光参数可以包括晶石的边缘光颜色、边缘光因子等，但不以此为限。
如图9所示，为根据第三光照结果对晶石模型进行渲染后的晶石模型，可以看出该渲染后的晶石模型可以反映晶石的边缘轮廓。
可以理解的是，根据上述第一光照结果和该第三光照结果可以对晶石模型进行渲染，使得渲染后的晶石模型，不仅可以反映出晶石表面的反射质感、内部的透射质感，还可以体现晶石的边缘轮廓，使得渲染效果更为逼真。
图10为本申请另一实施例提供的晶石模型的渲染方法的流程示意图。如图10所示，可选地，上述根据颜色贴图、晶石模型表面顶点的法线方向以及观察方向对晶石模型进行边缘光计算，获得第三光照结果，包括：
S701、将晶石模型表面顶点的法线方向与观察方向的点乘结果作为插值因子，对预设的边缘光内层颜色和预设的边缘光的外层颜色进行插值，获得边缘光因子。
S702、根据颜色贴图、边缘光因子以及预设的边缘光可控参数获取晶石模型的边缘光，得到第三光照结果。
其中，获取晶石模型的边缘光时，可以先获取边缘光因子，然后根据该边缘光因子、上述颜色贴图以及预设的边缘光可控参数获取晶石模型的边缘光，进而得到第三光照结果，该第三光照结果可以包括晶石模型的边缘光参数，比如，边缘光颜色、边缘光亮度等，但不以此为限。
基于上述内容，在一些实施例中，可以根据下述方式获取透射光，但不以为限。其中，具体获取方式如下。
float3 rim_factor＝lerp(InRimColor.rgb,OutRimColor.rgb,float3(NdotV))；
float3 rimcolor＝NdotV*rim_factor*RimIntensity*albedo；
其中，rim_factor表示边缘光因子、InRimColor.rgb表示预设的边缘光内层颜色、OutRimColor.rgb表示预设的边缘光的外层颜色、NdotV表示插值因子、RimIntensity表示预设的边缘光可控参数，albedo表示颜色贴图。其中，通过InRimColor.rgb和OutRimColor.rgb可以体现边缘光颜色的渐变效果。
图11为本申请另一实施例提供的晶石模型的渲染方法的流程示意图，图12为本申请另一实施例提供的渲染后的晶石模型的示意图。基于上述实施例的基础上，可选地，如图11所示，上述方法还包括：
S801、根据颜色贴图、晶石模型表面顶点的法线方向以及观察方向对晶石模型进行边缘光计算，获得第三光照结果。
S802、根据第一光照结果、第二光照结果以及第三光照结果对晶石模型进行渲染。
基于上述内容，在一些实施例中，可以将第一光照结果、第二光照结果以及第三光照结果进行整合相加，获取最终的光照结果，进而基于该最终的光照结果可以对晶石模型进行渲染。可以理解的是，由于第一光照结果包括晶石模型的表面反射光参数以及内部折射光参数，如图12(a1)所示，可以体现晶石的表面反射质感和内部折射效果；第二光照结果包括晶石模型的内部透射光参数，如图12(a2)所示，可以体现晶石内部的散射效果；第三光照结果包括晶石模型的边缘光参数，如图12(a3)所示，可以体现晶石的边缘轮廓；因此，如图12(b1)、(b2)及(b3)所示，为根据第一光照结果、第二光照结果以及第三光照结果对晶石模型进行渲染，得到的不同角度下的渲染后的晶石模型，可以看出渲染后的该晶石模型不仅可以反映出晶石的表面反射质感、内部折射效果，体现晶石真实、细腻的材料质感，还可以反映晶石内部的散射现象，进一步增强晶石的内部质感，边缘轮廓，从而使得渲染效果更为逼真。
综上，本申请实施例提供的晶石模型的渲染方法，视差映射技术是一种模拟物体视觉立体感的纹理映射技术，其利用了视错觉，对深度有着更好的表达，因此，本申请通过视差映射技术模拟晶石内部的矿物杂质，使得当观察者从不同角度观察晶石时，晶石内部的杂质会呈现真实的折射现象，体现晶石内部的部分质感；通过基于物理的着色模型来模拟光线在晶石模型表面的反射情况，可以体现晶石的表面反射质感；通过获取透射光，可以模拟光线在晶石内部的散射效果，进一步增强晶石的内部质感；通过获取边缘光，可以体现晶石的边缘轮廓，使得晶石模型的渲染效果更为逼真，以便用户可以自由地定制属性各异的晶体渲染效果，提高了适用性。
图13为本申请一实施例提供的晶石模型的渲染装置的功能模块示意图，该装置基本原理及产生的技术效果与前述对应的方法实施例相同，为简要描述，本实施例中未提及部分，可参考方法实施例中的相应内容。如图13所示，该晶石模型的渲染装置100包括：获取模块110、采样模块120、混合模块130、第一计算模块140以及渲染模块150；
获取模块110，用于对待处理的晶石模型的纹理坐标进行视差映射处理，获得偏移的纹理坐标；采样模块120，用于通过偏移的纹理坐标对预设的细节纹理贴图进行采样，得到用于表征晶石模型内部部分细节的内部纹理贴图；混合模块130，用于将内部纹理贴图与预设的反照率贴图进行混合，得到颜色贴图；第一计算模块140，用于根据颜色贴图和预设的基于物理的着色模型对晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果；渲染模块150，用于根据第一光照结果对晶石模型进行渲染。
可选地，第一计算模块140，具体用于根据颜色贴图、预设的粗糙度贴图、预设的法线贴图和预设的基于物理的着色模型对晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果。
图14为本申请另一实施例提供的晶石模型的渲染装置的功能模块示意图。可选地，如图14所示，上述装置还包括：第二计算模块170，用于根据颜色贴图和预设的透光贴图对晶石模型进行透射光计算，获得第二光照结果，其中，预设的透光贴图用于表示晶石模型不同区域的透光率；渲染模块，具体用于根据第一光照结果和第二光照结果对晶石模型进行渲染。
可选地，第二计算模块170，具体用于在晶石模型内部模拟一虚拟光源；获取虚拟光源的初始光照方向、光照衰减因子以及光源颜色；获取初始光照方向经晶石模型折射后得到的折射光照方向；根据折射光照方向以及观察方向获得晶石模型的透射因子；根据透射因子、光源颜色、光照衰减因子、预设的透光贴图以及颜色贴图计算透射光，得到第二光照结果。
可选地，第二计算模块170，具体用于根据初始光照方向和晶石模型表面顶点的法线方向，获取初始光照方向经晶石模型折射后得到的折射光照方向。
可选地，第二计算模块170，具体用于根据虚拟光源的位置以及晶石模型表面顶点的顶点位置，获取虚拟光源的初始光照方向；根据预设的光照范围参数以及虚拟光源的光照向量的模，获取虚拟光源的光照衰减因子。
图15为本申请另一实施例提供的晶石模型的渲染装置的功能模块示意图。可选地，如图15所示，上述装置还包括：第三计算模块180，用于根据颜色贴图、晶石模型表面顶点的法线方向以及观察方向对晶石模型进行边缘光计算，获得第三光照结果；渲染模块150，具体用于根据第一光照结果和第三光照结果对晶石模型进行渲染。
可选地，第三计算模块180，具体用于将所述晶石模型表面顶点的法线方向与观察方向的点乘结果作为插值因子，对预设的边缘光内层颜色和预设的边缘光的外层颜色进行插值，获得边缘光因子；根据颜色贴图、边缘光因子以及预设的边缘光可控参数获取晶石模型的边缘光，得到第三光照结果。
可选地，上述装置还包括：第三计算模块180，用于根据颜色贴图、晶石模型表面顶点的法线方向以及观察方向对晶石模型进行边缘光计算，获得第三光照结果；渲染模块150，具体用于根据第一光照结果、第二光照结果以及所述第三光照结果对晶石模型进行渲染。
上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。
以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统(system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
图16为本申请实施例提供的一种电子设备结构示意图。如图16所示，该电子设备可以包括：处理器210、存储介质220和总线230，存储介质220存储有处理器210可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器210与存储介质220之间通过总线230通信，处理器210执行机器可读指令，以执行上述方法实施例的步骤。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
可选地，本申请还提供一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例的步骤。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本申请各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物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，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种晶石模型的渲染方法，其特征在于，所述方法包括：
对待处理的晶石模型的纹理坐标进行视差映射处理，获得偏移的纹理坐标；
通过所述偏移的纹理坐标对预设的细节纹理贴图进行采样，得到用于表征所述晶石模型内部部分细节的内部纹理贴图；
将所述内部纹理贴图与预设的反照率贴图进行混合，得到颜色贴图；
根据所述颜色贴图和预设的基于物理的着色模型对所述晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果；
根据所述第一光照结果对所述晶石模型进行渲染；
所述根据所述颜色贴图和预设的基于物理的着色模型对所述晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果，包括：
根据所述颜色贴图、预设的粗糙度贴图、预设的法线贴图和预设的基于物理的着色模型对所述晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果，所述第一光照结果包括：所述晶石模型的表面反射光参数和内部折射光参数。
2.根据权利要求1所述的渲染方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述颜色贴图和预设的透光贴图对所述晶石模型进行透射光计算，获得第二光照结果，其中，所述预设的透光贴图用于表示所述晶石模型不同区域的透光率；
所述根据所述第一光照结果对所述晶石模型进行渲染，包括：
根据所述第一光照结果和所述第二光照结果对所述晶石模型进行渲染。
3.根据权利要求2所述的渲染方法，其特征在于，所述根据所述颜色贴图和预设的透光贴图对所述晶石模型进行透射光计算，获得第二光照结果，包括：
在所述晶石模型内部模拟一虚拟光源；
获取所述虚拟光源的初始光照方向、光照衰减因子以及光源颜色；
获取所述初始光照方向经所述晶石模型折射后得到的折射光照方向；
根据所述折射光照方向以及观察方向获得所述晶石模型的透射因子；
根据所述透射因子、所述光源颜色、所述光照衰减因子、所述预设的透光贴图以及所述颜色贴图计算透射光，得到第二光照结果。
4.根据权利要求3所述的渲染方法，其特征在于，所述获取所述初始光照方向经所述晶石模型折射后得到的折射光照方向，包括：
根据所述初始光照方向和晶石模型表面顶点的法线方向，获取所述初始光照方向经所述晶石模型折射后得到的折射光照方向。
5.根据权利要求3所述的渲染方法，其特征在于，所述获取所述虚拟光源的初始光照方向，包括：
根据所述虚拟光源的位置以及晶石模型表面顶点的顶点位置，获取所述虚拟光源的初始光照方向；
所述获取所述虚拟光源的光照衰减因子，包括：
根据预设的光照范围参数以及所述虚拟光源的光照向量的模，获取所述虚拟光源的光照衰减因子。
6.根据权利要求1所述的渲染方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述颜色贴图、晶石模型表面顶点的法线方向以及观察方向对所述晶石模型进行边缘光计算，获得第三光照结果；
所述根据所述第一光照结果对所述晶石模型进行渲染，包括：
根据所述第一光照结果和所述第三光照结果对所述晶石模型进行渲染。
7.根据权利要求6所述的渲染方法，其特征在于，所述根据所述颜色贴图、所述晶石模型表面顶点的法线方向以及观察方向对所述晶石模型进行边缘光计算，获得第三光照结果，包括：
将所述晶石模型表面顶点的法线方向与观察方向的点乘结果作为插值因子，对预设的边缘光内层颜色和预设的边缘光的外层颜色进行插值，获得边缘光因子；
根据所述颜色贴图、所述边缘光因子以及预设的边缘光可控参数获取所述晶石模型的边缘光，得到第三光照结果。
8.根据权利要求2所述的渲染方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述颜色贴图、晶石模型表面顶点的法线方向以及观察方向对所述晶石模型进行边缘光计算，获得第三光照结果；
所述根据所述第一光照结果和所述第二光照结果对所述晶石模型进行渲染，包括：
根据所述第一光照结果、所述第二光照结果以及所述第三光照结果对所述晶石模型进行渲染。
9.一种晶石模型的渲染装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块、采样模块、混合模块、第一计算模块以及渲染模块；
所述获取模块，用于对待处理的晶石模型的纹理坐标进行视差映射处理，获得偏移的纹理坐标；
所述采样模块，用于通过所述偏移的纹理坐标对预设的细节纹理贴图进行采样，得到用于表征所述晶石模型内部部分细节的内部纹理贴图；
所述混合模块，用于将所述内部纹理贴图与预设的反照率贴图进行混合，得到颜色贴图；
所述第一计算模块，用于根据所述颜色贴图和预设的基于物理的着色模型对所述晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果；
所述渲染模块，用于根据所述第一光照结果对所述晶石模型进行渲染；
所述第一计算模块，具体用于根据所述颜色贴图、预设的粗糙度贴图、预设的法线贴图和预设的基于物理的着色模型对所述晶石模型进行光照计算，得到第一光照结果，所述第一光照结果包括：所述晶石模型的表面反射光参数和内部折射光参数。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如权利要求1-8任一项所述晶石模型的渲染方法的步骤。
11.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1-8任一项所述晶石模型的渲染方法的步骤。
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