CN112150598A - 云层的渲染方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的云层的渲染方法、装置、设备及存储介质，其中，该方法包括：确定虚拟场景中的当前光照方向，获取待渲染云层与当前光照方向相对应的光路信息，其中，光路信息由待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数进行确定，根据光路信息对待渲染云层进行着色。本申请提供的云层的渲染方法对设备性能要求不高，减少了设备的性能开销，并且增加了云层的视觉表现力。
Description
技术领域
本申请涉及图像处理技术领域，具体而言，涉及一种云层的渲染方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着游戏制作技术的快速发展，游戏中呈现的画面越来越真实。其中，天空是大部分游戏中不可缺失的元素，天空可分为背景大气和云层，不同时刻、不同天气情况下的大气和云层的表现，形成了视觉表现力强上丰富多彩的天空。
现有技术中，为渲染得到逼真的云层效果，往往采用射线步进(英文：Raymarch)采样3D纹理贴图来得到云层的基本形状，之后再使用基于物理的光照算法，计算出云层的光照，使得产生在不同时间和天气条件下，具有动态、强表现力的云层效果。
然而，由于此方案巨大的性能开销，在较低性能的设备上比如手机端，是并不可行的，会产生非常卡顿的效果，甚至完全无法呈现。
发明内容
本申请的目的在于，提供一种云层的渲染方法、装置、设备及存储介质，以减少设备的性能开销，增加了云层的视觉表现力。
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，本申请一实施例提供了一种云层的渲染方法，包括：
确定虚拟场景中的当前光照方向；
获取待渲染云层与所述当前光照方向相对应的光路信息，其中，所述光路信息由所述待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数进行确定；
根据所述光路信息对所述待渲染云层进行着色。
可选地，由所述待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数进行确定的光路信息，预先通过如下步骤设置：
通过对所述待渲染云层的纹理贴图进行采样，将所述纹理贴图映射到采样平面，所述采样平面为所述虚拟场景中天空所在的平面；
根据所述当前光照方向的太阳的位置信息，获取所述纹理贴图的RGBA各通道的位置参数，所述位置参数用于指示所述通道在所述纹理贴图中的位移值；
建立所述纹理贴图的RGBA各通道的位置参数对应的所述光路信息。
可选地，所述建立所述纹理贴图的RGBA各通道的位置参数对应的所述光路信息，包括：
根据所述RGBA各通道位置参数，确定所述待渲染云层在所述当前光照方向上的厚度信息，其中，所述光路信息包括所述厚度信息。
可选地，所述根据所述RGBA各通道位置参数，确定所述待渲染云层在所述当前光照方向上的厚度信息，包括：
根据所述待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数，确定所述当前光照方向穿过所述待渲染云层的通道；
根据所述太阳穿过所述待渲染云层的通道的厚度，确定所述待渲染云层在所述光照方向上的厚度信息。
可选地，所述根据所述光路信息对所述待渲染云层进行着色，包括：
根据所述厚度信息，确定所述待渲染云层对所述当前光照方向上的光线的衰减权重；
根据所述衰减权重和所述待渲染云层的原始颜色，对所述待渲染云层进行着色。
可选地，所述根据所述光路信息对所述待渲染云层进行着色之后，还包括：
获取所述光线的散射权重；
根据所述散射权重，对着色后的云层进行渲染。
可选地，所述根据所述散射权重，对着色后的云层进行渲染，包括：
根据所述纹理贴图的G通道的厚度和所述着色后的云层的原始颜色，获取所述着色后的云层对应的环境光颜色；
根据所述纹理贴图的最上层的通道的属性参数，获取所述着色后的云层的透明度；
根据所述散射权重、所述环境光颜色以及所述透明度，对所述着色后的云层进行渲染。
可选地，所述当前光照方向的太阳的位置信息通过如下方式确定：
建立空间球模型，并获取所述虚拟场景中的太阳在所述空间球模型中的空间位置信息；
将所述空间球模型映射到二维平面中；
根据所述空间位置信息，获取二维平面中所述太阳的位置信息。
可选地，所述根据所述光路信息对所述待渲染云层进行着色之前，还包括：
采用预设的扭曲图，对所述待渲染云层的进行边缘柔和处理；
采用预设的噪声纹理图，调整边缘处理后的所述待渲染云层的疏密度。
可选地，所述方法还包括：
对预先得到的第一噪声纹理贴图进行预设放大倍数的放大处理，以及对预先得到的第二噪声纹理贴图进行预设缩小倍数的缩小处理；
将处理后的所述第一噪声纹理贴图和处理后的所述第二噪声纹理贴图叠加，得到基础纹理贴图；
根据所述当前光照方向和所述待渲染云层、在所述虚拟场景中的相对位置关系，对所述基础纹理贴图的RGBA各通道进行偏移，获取所述待渲染云层的纹理贴图。
第二方面，本申请一实施例提供了一种云层的渲染装置，包括：
确定模块，用于确定虚拟场景中的当前光照方向；
获取模块，用于获取待渲染云层与所述当前光照方向相对应的光路信息，其中，所述光路信息由所述待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数进行确定；
渲染模块，用于根据所述光路信息对所述待渲染云层进行着色。
可选地，还包括：
处理模块，用于通过对所述待渲染云层的纹理贴图进行采样，将所述纹理贴图映射到采样平面，所述采样平面为所述虚拟场景中天空所在的平面；
所述获取模块，还用于根据所述当前光照方向的太阳的位置信息，获取所述纹理贴图的RGBA各通道的位置参数，所述位置参数用于指示所述通道在所述纹理贴图中的位移值；
所述处理模块，还用于建立所述纹理贴图的RGBA各通道的位置参数对应的所述光路信息。
可选地，所述处理模块，具体用于：
根据所述RGBA各通道位置参数，确定所述待渲染云层在所述当前光照方向上的厚度信息，其中，所述光路信息包括所述厚度信息。
可选地，所述处理模块，具体用于：
根据所述待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数，确定所述当前光照方向穿过所述待渲染云层的通道；
根据所述太阳穿过所述待渲染云层的通道的厚度，确定所述待渲染云层在所述光照方向上的厚度信息。
可选地，所述渲染模块，具体用于：
根据所述厚度信息，确定所述待渲染云层对所述当前光照方向上的光线的衰减权重；
根据所述衰减权重和所述待渲染云层的原始颜色，对所述待渲染云层进行着色。
可选地，所述获取模块，还用于：
获取所述光线的散射权重；
所述渲染模块，还用于根据所述散射权重，对着色后的云层进行渲染。
渲染模块，具体用于：
根据所述纹理贴图的G通道的厚度和所述着色后的云层的原始颜色，获取所述着色后的云层对应的环境光颜色；
根据所述纹理贴图的最上层的通道的属性参数，获取所述着色后的云层的透明度；
根据所述散射权重、所述环境光颜色以及所述透明度，对所述着色后的云层进行渲染。
可选地，所述处理模块，还用于：
建立空间球模型，并获取所述虚拟场景中的太阳在所述空间球模型中的空间位置信息；
将所述空间球模型映射到二维平面中；
所述获取模块，还用于根据所述空间位置信息，获取二维平面中所述太阳的位置信息。
可选地，所述处理模块，还用于：
采用预设的扭曲图，对所述待渲染云层的进行边缘柔和处理；
采用预设的噪声纹理图，调整边缘处理后的所述待渲染云层的疏密度。
可选地，所述处理模块，还用于：
对预先得到的第一噪声纹理贴图进行预设放大倍数的放大处理，以及对预先得到的第二噪声纹理贴图进行预设缩小倍数的缩小处理；
将处理后的所述第一噪声纹理贴图和处理后的所述第二噪声纹理贴图叠加，得到基础纹理贴图；
所述获取模块，还用于根据所述当前光照方向和所述待渲染云层、在所述虚拟场景中的相对位置关系，对所述基础纹理贴图的RGBA各通道进行偏移，获取所述待渲染云层的纹理贴图。
第三方面，本申请提供一种终端设备，包括：处理器和存储器，所述存储器中存储有所述处理器可执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现第一方面所述方法。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读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实现第一方面所述方法。
本申请提供的云层的渲染方法、装置、设备及存储介质，其中，该方法包括：确定虚拟场景中的当前光照方向，获取待渲染云层与当前光照方向相对应的光路信息，其中，光路信息由待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数进行确定，根据光路信息对待渲染云层进行着色。本申请提供的云层的渲染方法对设备性能要求不高，减少了设备的性能开销，并且增加了云层的视觉表现力。
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示出了本申请实施例提供的云层的渲染方法的流程示意图一；
图2示出了本申请实施例提供的单个的噪声纹理贴图的示意图；
图3示出了本申请实施例提供的基础纹理贴图的示意图；
图4示出了本申请实施例提供的云层的渲染方法的流程示意图二；
图5示出了本申请实施例提供的空间球模型映射到二维平面的示意图；
图6示出了本申请实施例提供的采样平面的示意图；
图7示出了本申请实施例提供的纹理贴图映射到采样平面的示意图；
图8示出了本申请实施例提供的纹理贴图的立体光路的示意图一；
图9示出了本申请实施例提供的纹理贴图的立体光路的示意图二；
图10示出了本申请实施例提供的光路的示意图；
图11示出了本申请实施例提供的云层的渲染方法的流程示意图三；
图12示出了本申请实施例提供的云层的渲染方法的流程示意图四；
图13示出了本申请实施例提供的云层的渲染方法的流程示意图五；
图14示出了本申请实施例提供的云层的渲染装置的结构示意图；
图15示出了本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。
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，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。
本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
另外，所描述的实施例仅仅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。基于本申请的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。
此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排它的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面首先对本申请涉及的专业术语进行解释说明。
射线步进：英文名称为Raymarching，是一种渲染体积图像的绘制技术，主要是采用若干条从摄像机发出的光线，通过步进的方式去和场景中的物体求交，根据交点处的信息和光源信息计算交点处的光照。
立方体贴图：英文名称为Cubemap，将环境投影到立方体的6个面作为映射形状所产生的环境纹理贴图。
沃雷噪声纹理贴图：是一种具有细胞状的程序化噪声纹理，最早由Steven Worley于1996年创建。
分形布朗运动(Fractal Brownian Motion，FBM)：是一种随机运动，在本申请中指代噪声贴图的分形叠加后的随机性贴图。
着色器：英文名称Shader，是计算机中用于渲染图像的程序。
光路：光线在介质中经过的路径。
朗伯比尔定律(Beer-Lambert Law，Beer)：表示光线在介质中衰减与光程长度、吸收率、介质浓度有关的定律。
现阶段，越来越多的游戏中加入了动态天空及系统，丰富了游戏体验的同时增强了玩家的沉浸感，目前主要是通过射线步进的方式渲染出逼真的云层效果，然而，该渲染方式具有如下缺陷：
第一，该方式是以性能开销为代价的，要模拟真实场景下的云层，引入了大量的计算，因此，采用该方式渲染出的云层效果，在较低性能的设备上比如手机端，可能会产生非常卡顿的效果，甚至完全无法呈现。
第二，由于射线步进是通过采样3D纹理贴图的方式来得到云层的基本形状的，由于不同天气下云层的形状不同，则需采样的3D纹理贴图也越来越多，而实际的纹理贴图的数量有限，因此，无法实现多种多样的天气下云层效果。
第三，采用该方式渲染出的云层缺乏动态感，无法实现从疏到密、从密到疏的云层过渡，此外，长时间的重复循环图片也容易造成用户审美疲劳。
针对上述问题，本申请提供了一种云层的渲染方法，通过确定虚拟场景中的当前光照方向，获取待渲染云层与当前光照方向相对应的光路信息，然后根据该光路信息对待渲染云层进行着色，本方案可以在开销较小的情况下，针对移动端，实现一定的云层时间和天气变化。相比于现有技术，基于一定的物理真实基础，具备动态的体积感，并且可以根据美术需求夸张的调整所需的视觉效果。
下面结合几个具体实施例对本申请实施例的技术方案进行解释说明。
图1示出了本申请实施例提供的云层的渲染方法的流程示意图一，如图1所示，本实施例提供的云层的渲染方法包括如下步骤：
S101、确定虚拟场景中的当前光照方向。
本实施例的执行主体可以为终端设备。其中，虚拟场景中包括太阳，因此终端设备可以确定该虚拟场景中的当前光照方向。
示例性地，虚拟场景例如可以为游戏场景，用户可以通过游戏客户端登陆游戏并进入游戏场景，游戏场景中可以包括太阳，因此，终端设备可以确定游戏场景中的当前光照方向。
需要说明的是，上述游戏可以为任意一款游戏，本实施例对该游戏不做特别限定。
S102、获取待渲染云层与当前光照方向相对应的光路信息，其中，光路信息由待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数进行确定。
S103、根据光路信息对待渲染云层进行着色。
RGBA是代表红色(Red)、绿色(Green)、蓝色(Blue)和透明度(Alpha)的色彩空间，每张纹理贴图的色彩可以由RGBA各通道叠加形成。
其中，光路信息用于指示光照穿过待渲染云层时经过的路径，也即，光照穿过的待渲染云层的纹理贴图的通道。光路信息由待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数进行确定，也就是说，当前光照方向是已知的，根据待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道的位置参数可以确定出当前光照穿过待渲染云层的哪些通道。
在本实施例中，终端设备保存有待渲染云层的光路信息与光照方向的对应关系，那么在获取到当前光照方向后，查询该对应关系可以确定待渲染云层与当前光照方向相对应的光路信息，然后根据确定出的光路信息对待渲染云层进行着色，其中，该光路信息可以包括待渲染云层在当前光照方向上的厚度信息，也就是确定出当前光照穿过待渲染云层的哪些通道后，根据该通道的厚度信息确定出待渲染云层在当前光照方向上的厚度信息，然后根据待渲染云层的原始颜色和该厚度信息，可以确定出待渲染云层的当前颜色，然后根据该当前颜色对待渲染云层进行着色。
可选地，待渲染云层的纹理贴图可以通过如下步骤得到：
对预先得到的第一噪声纹理贴图进行预设放大倍数的放大处理，以及对预先得到的第二噪声纹理贴图进行预设缩小倍数的缩小处理。
将处理后的第一噪声纹理贴图和处理后的第二噪声纹理贴图叠加，得到基础纹理贴图。
根据当前光照方向和待渲染云层、在虚拟场景中的相对位置关系，对基础纹理贴图的RGBA各通道进行偏移，获取待渲染云层的纹理贴图。
其中，第一噪声纹理贴图和第二噪声纹理贴图可以分别为2D的沃雷(英文名称：Worley)噪声贴图，这是因为云层的基本结构类似于花椰菜的形状，是相互挤压的细胞圆团，与沃雷噪声的基本形状类似。
又因为单一的沃雷噪声缺少细节、贫乏单调，因此，可以对预先得到第一噪声纹理贴图进行预设放大倍数的方法处理，以及对预先得到第二噪声纹理贴图进行预设缩小倍数的缩小处理，然后将处理后的第一噪声纹理贴图和处理后的第二噪声纹理贴图进行叠加，得到基础纹理贴图，其中，第一噪声纹理贴图的数量包括但不限于一张，第二噪声纹理贴图的数量包括但不限于一张，也就是说，对多张噪声纹理贴图进行分形叠加处理获取基础纹理贴图。
然后根据当前光照方向和待渲染云层、在虚拟场景中的相对位置关系，对基础纹理贴图的RGBA各通道进行偏移，获取待渲染云层的纹理贴图，其中，根据当前光照方向和待渲染云层在虚拟场景中的相对位置关系可以确定当前光照可以穿过待渲染云层的RGBA各通道中的哪些通道，那么就可以根据该相对位置关系对待渲染云层的RGBA各通道进行偏移，也就是说，对基础纹理贴图进行通道偏移的目的是为了模拟光路的偏移的现象。
结合图2、图3进行说明，图2示出了本申请实施例提供的单个的噪声纹理贴图的示意图，图3示出了本申请实施例提供的基础纹理贴图的示意图。
参考图2、图3，单个的噪声纹理贴图的缺少细节，分形叠加后的基础纹理贴图细节更加丰富，更贴近真实的云层形状。
本实施例提供的云层的渲染方法，包括：确定虚拟场景中的当前光照方向，获取待渲染云层与当前光照方向相对应的光路信息，其中，光路信息由待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数进行确定，根据光路信息对待渲染云层进行着色。本申请提供的云层的渲染方法对设备性能要求不高，减少了设备的性能开销，并且增加了云层的视觉表现力。
下面结合图4实施例对由待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数进行确定的光路信息进行说明。图4示出了本申请实施例提供的云层的渲染方法的流程示意图二，如图4所示，由待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数进行确定的光路信息，预先通过如下步骤设置：
S201、通过对待渲染云层的纹理贴图进行采样，将纹理贴图映射到采样平面。
本实施例的执行主体可以为终端设备，具体可以为开发人员终端。
在虚拟场景中待渲染云层和天空通常位于同一平面，通过对渲染云层的纹理贴图进行采样，可以将待渲染云层的纹理贴图映射到采样平面，采用平面为虚拟场景中天空所在的平面，也就是说，将待渲染云层的纹理贴图贴到天空上。
其中，该虚拟场景可以为三维场景，那么可以建立天空球模型来模拟该虚拟场景，采样平面可以为天空球模型上的最顶端极点处的一个相切平面。
下面结合图5、图6、图7对如何确定采样平面进行说明，图5示出了本申请实施例提供的空间球模型映射到二维平面的示意图，图6示出了本申请实施例提供的采样平面的示意图，图7示出了本申请实施例提供的纹理贴图映射到采样平面的示意图。
如图5所示，虚线表示空间球模型，x、y表示水平方向、z表示竖直方向，将空间球模型映射到二维平面，即将空间球模型上的空间坐标映射到二维平面上，具体为映射到二维平面的归一化范围内，也即将x、y映射到[-1，1]。
由于待渲染云层的纹理贴图具有特定方向的，对应图4中的二维平面，不能直接采用上述基于空间球的二维坐标，因此，如图6所示，还可以将天空球上的二维坐标映射到与天空球最顶端极点处的一个相切平面上，也就是采样平面上。其中，构建采样平面的过程可以在着色器中实现。
确定出采样平面后，通过对待渲染云层的纹理贴图进行采样，将待渲染云层的纹理贴图映射到采样平面，最终呈现效果类似于图7所示的纹理贴图贴在采样平面上。
S202、根据当前光照方向的太阳的位置信息，获取纹理贴图的RGBA各通道的位置参数。
S203、建立纹理贴图的RGBA各通道的位置参数对应的光路信息。
将待渲染云层的纹理贴图映射到采样平面后，根据当前光照方向的太阳的位置信息可以获取纹理贴图的RGBA各通道的位置参数，该位置参数用于指示各通道在纹理贴图中的位移值，也就是说，太阳的位置信息是已知的，那么可以根据太阳的位置信息，在映射到采样平面中采样纹理贴图，获取当前光照方向下纹理贴图的RGBA各通道的位置参数。
然后建立纹理贴图的RGBA各通道的位置参数对应的光路信息，也就是说，当前光照方向是已知的，根据纹理贴图的RGBA各通道的位置参数可以确定出当前光照穿过待渲染云层的哪些通道。
需要说明的是，在采样纹理贴图时只需要采样一次纹理贴图即可得到纹理贴图在两个方向的RGBA各通道的位置参数，图8示出了本申请实施例提供的纹理贴图的立体光路的示意图一，图9示出了本申请实施例提供的纹理贴图的立体光路的示意图二。
如图8所示，纹理贴图的A通道在光路的最上层，依次是B、G、R通道，右侧图用于指示太阳与待渲染云层的相对位置关系。
如图9所示，光路依次为R、G、B、A，右侧图用于指示太阳与待渲染云层的相对位置关系。
假设太阳上下午的光照是对称的，图8代表上午9时的太阳光路状态，图9代表下午3时太阳的光路状态，这样在不重新采样贴图的情况下，可以得到对称的两种方向的光路信息。
当然，若需要构建四个方向上的光路，则将纹理贴图旋转90度，重复上述步骤即可构建四个方向上的光路。
示例性地，当前光照方向的太阳的位置信息可以为太阳在二维平面中的位置信息，当前光照方向的太阳的位置信息通过如下方式确定：
建立空间球模型，并获取虚拟场景中的太阳在空间球模型中的空间位置信息。
将空间球模型映射到二维平面中。
根据空间位置信息，获取二维平面中太阳的位置信息。
参考图5，建立空间球模型，并获取虚拟场景中的太阳在空间球模型中的空间位置信息，例如在正午时刻，太阳在虚拟场景中的正上方，位置信息记为(0，0，D)，然后将空间球模型映射到二维平面，具体为映射到二维平面的归一化范围内，即将x、y映射到[-1，1]，然后根据太阳的空间位置信息获取二维平面中太阳的位置信息，则(0，0，D)映射到二维平面的(0，0)处。以图5中太阳的五个位置为例，即将x、y映射到[-1，1]范围内，以图5中的五个位置为例，归一化后分别为x＝-1、y＝0，x＝0、y＝-1，x＝0、y＝0，x＝0、y＝1，x＝1、y＝0。
可选地，建立纹理贴图的RGBA各通道的位置参数对应的光路信息，包括：
根据RGBA各通道位置参数，确定待渲染云层在当前光照方向上的厚度信息。
其中，光路信息包括厚度信息。由于纹理贴图的RGBA各通道的位置参数不同，则当太阳照射在待渲染云层上时，太阳经过云层的厚度也是不同的，因此可以根据RGBA各通道的位置参数确定待渲染云层在当前光照方向上的厚度信息。
可选地，根据RGBA各通道位置参数，确定待渲染云层在当前光照方向上的厚度信息，包括：
根据待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数，确定太阳穿过待渲染云层的通道。
根据太阳穿过待渲染云层的通道的厚度，确定待渲染云层在光照方向上的厚度信息。
根据纹理贴图的RGBA各通道的位置参数可以确定太阳穿过待渲染云层的通道，然后根据太阳穿过待渲染云层的各通道的厚度之和或者各通道厚度的平均值确定待渲染云层在当前光照方向上的厚度信息，也就是说，将太阳穿过待渲染云层的各通道的厚度之和或者各通道厚度的平均值作为待渲染云层在当前光照方向上的厚度。
下面结合图10对进行说明，图10示出了本申请实施例提供的光路的示意图，如图10所示，各个通道的厚度是已知的，太阳的位置信息也是已知的，那么根据各通道的位置参数可以确定太阳穿过待渲染云层的通道，例如，图10所示的R、G、B、A，然后根据太阳穿过待渲染云层的通道的厚度，确定待渲染云层在当前光照方向上的厚度，例如，R、G、B、A通道的厚度之和或者R、G、B、A通道的厚度的平均值。
本实施例提供的云层的渲染方法，包括：通过对待渲染云层的纹理贴图进行采样，将纹理贴图映射到采样平面，采样平面为虚拟场景中天空所在的平面，根据当前光照方向的太阳的位置信息，获取纹理贴图的RGBA各通道的位置参数，位置参数用于指示通道在纹理贴图中的位移值，建立纹理贴图的RGBA各通道的位置参数对应的光路信息。从而可以通过采样待渲染云层的纹理贴图建立光路信息。
下面结合图11实施例对根据光路信息对待渲染云层进行着色进行说明。图11示出了本申请实施例提供的云层的渲染方法的流程示意图三，如图11所示，根据光路信息对待渲染云层进行着色，包括：
S301、根据厚度信息，确定待渲染云层对当前光照方向上的光线的衰减权重。
S302、根据衰减权重和待渲染云层的原始颜色，对待渲染云层进行着色。
通常云层越厚对光线的衰减越强，那么可以根据云层的厚度信息确定待渲染云层对当前光照方向上的光线的衰减权重。
在一可能的实现中，采用Beer法则中的exp函数可以确定待渲染云层对当前光照方向上的光线的衰减权重，其中，Beer法则描述的是光线经过越厚的介质则衰减越多，实质上是一个递减函数。
为了渲染出较厚的云层，还可以对待渲染云层的厚度进行缩放，然后根据缩放后的待渲染云层的厚度，确定缩放后的待渲染云层对当前光照方向上的光线的衰减权重。
然后根据衰减权重和待渲染云层的原始颜色，确定出待渲染云层的目标颜色，并采用目标颜色对待渲染云层进行着色，也就是说，渲染后云层的颜色为该目标颜色。
在一可能的实现中，将衰减权重和待渲染云层的原始颜色相乘可以得到目标颜色。
可选地，根据光路信息对待渲染云层进行着色之后，还包括：
获取光线的散射权重。
根据散射权重，对着色后的云层进行渲染。
其中，散射指的是被投射波照射的物体表面曲率较大甚至不光滑时，其二次辐射波在角域上按一定的规律作扩散分布的现象。
在本实施例中，当太阳照射着色后云层时，由于着色后的云层表面曲率较大或不光滑时，会造成光线的散射，因此，还可以获取当前光照方向的光线的散射权重，将散射权重作为考虑因素，对着色后的云层进行渲染。
其中，光线的散射权重是由云层对光线的衰减权重确定的。在一可能的实现中，可以通过HGPhase函数获取得到，对光照向量和视线向量进行点积运算，然后采用HGPhase函数对点积结果进行处理得到。
然后将当前光照方向上的光线的散射权重作为考虑因素对着色后的云层进行渲染，渲染后的云层更加真实自然，具有很强的视觉表现力。在一可能的实现中，可以计算得到散射权重和着色后的云层的原始颜色的乘积，将该乘积与着色后的云层的目标颜色相加得到云层的第一颜色，然后根据云层的第一颜色对着色后的云层进行渲染。
需要说明的是，云层在向着太阳的方向投射效果最强。
本实施例提供的云层的渲染方法，包括：根据厚度信息，确定待渲染云层对当前光照方向上的光线的衰减权重，根据衰减权重和待渲染云层的原始颜色，对待渲染云层进行着色。本实施例将衰减权重作为云层颜色的考虑因素，使得着色后的云层更加真实自然。
图12示出了本申请实施例提供的云层的渲染方法的流程示意图四，如图12所示，根据散射权重，对着色后的待渲染云层进行渲染，包括：
S401、根据纹理贴图的G通道的厚度和着色后的云层的原始颜色，获取着色后的云层对应的环境光颜色。
其中，环境光颜色指的是云层所处环境的光颜色，着色后的云层的原始颜色为待渲染云层的原始颜色。
不同的环境光颜色云层会呈现不同的效果，因此，可以根据云层的纹理贴图的G通道的厚度和着色后的云层的原始颜色来模拟得到云层所处环境的光颜色。
在一可能的实现中，环境光颜色可以为G通道的厚度和云层的原始颜色之积。
S402、根据纹理贴图的最上层的通道的属性参数，获取着色后的云层的透明度。
由于纹理贴图的最上层的通道是向着当前光照方向的最近通道，因此，可以将最上层的通道作为云层的遮罩，即将最上层的通道的属性参数作为云层的透明度，来表现云层光照的方向性。
参考图9，可以以R通道的属性参数作为着色后的云层的透明度。
S403、根据散射权重、环境光颜色以及透明度，对着色后的云层进行渲染。
以散射权重、环境光颜色以及透明度作为考虑因素对着色后的云层进行渲染，使得渲染后的云层更加自然逼真，视觉表现力更强。
在本实施例中，可以以散射权重为考虑因素，计算得到散射权重和着色后的云层的原始颜色的乘积，将该乘积与着色后的云层的目标颜色相加得到云层的第一颜色，然后以环境光颜色为考虑因素，将环境光颜色和第一颜色相加，得到云层的第二颜色，接着以透明度为考虑因素，将透明度和第二颜色的乘积作为云层的最终颜色，然后根据最终颜色对着色后的云层进行渲染，也就是说，通过逐步考虑因素，着色后的云层的颜色会变更为该最终颜色。
本实施例提供的云层的渲染方法，包括：根据纹理贴图的G通道的厚度和着色后的云层的原始颜色，获取着色后的云层对应的环境光颜色，根据纹理贴图的最上层的通道的属性参数，获取着色后的云层的透明度，根据散射权重、环境光颜色以及透明度，对着色后的云层进行渲染。本实施例提供的渲染方法，对设备的性能要求不高，并且可渲染出视觉表现力强的云层。
图13示出了本申请实施例提供的云层的渲染方法的流程示意图五，如图13所示，根据光路信息对待渲染云层进行着色之前，还包括：
S501、采用预设的扭曲图，对待渲染云层的进行边缘柔和处理。
S502、采用预设的噪声纹理图，调整边缘处理后的待渲染云层的疏密度。
预扭曲图用于调整云层的边缘，以产生云层边缘的湍流，使得云层边缘更加柔和自然，扭曲图通常是基于球面映射的，可以通过这种扭曲图，来消除纹理平铺所带来的重复感。
在一可能的实现中，可以对预设的扭曲图进行采样，获取扭曲图采样数据，然后根据扭曲图采样数据对待渲染云层进行扰动，从而达到扰动待渲染云层的目的，以使得待渲染云层的边缘更加柔和。
噪声纹理图用于控制云层的疏密度，以使得云层可以呈现从密到疏、从疏到密的动态效果。在一可能的实现中，可以对预设的噪声纹理图进行采样，获取噪声采样数据，然后将噪声采样数据重映射到预设的噪声区间，然后将重映射后的噪声采样数据加上预先设置的密集度，得到目标噪声数据，然后根据目标噪声数据对边缘处理后的待渲染云层进行疏密度调整，以控制待渲染云层的疏密度。其中，预先设置的密集度是根据实际需求设置的云层的密集度，也就是说，按照时间、天气的变化来设置对应的密集度，从而可以实现云层随着天气的变化。
然后，对待渲染云层进行边缘柔和处理和疏密度处理之后，可以执行根据光路信息对待渲染云层进行着色。
本实施例提供的云层的渲染方法，包括：采用预设的扭曲图，对待渲染云层的进行边缘柔和处理，采用预设的噪声纹理图，调整边缘处理后的待渲染云层的疏密度。本实施例通过扭曲图使得待渲染云层具有更多的细节，通过噪声纹理图可以控制云层整体上的疏密程度，从而可以实时动态调整云层表现和动态效果，本方案可以在开销较小的情况下，针对移动端，实现一定的云层时间和天气变化，和现有技术相比，基于一定的物理真实基础，具备动态的体积感，并且可以根据美术需求夸张的调整所需的视觉效果。
图14示出了本申请实施例提供的云层的渲染装置的结构示意图，如图14所示，该云层的渲染装置100包括：
确定模块200，用于确定虚拟场景中的当前光照方向；
获取模块300，用于获取待渲染云层与所述当前光照方向相对应的光路信息，其中，所述光路信息由所述待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数进行确定；
渲染模块400，用于根据所述光路信息对所述待渲染云层进行着色。
可选地，还包括：
处理模块500，用于通过对所述待渲染云层的纹理贴图进行采样，将所述纹理贴图映射到采样平面，所述采样平面为所述虚拟场景中天空所在的平面；
所述获取模块300，还用于根据所述当前光照方向的太阳的位置信息，获取所述纹理贴图的RGBA各通道的位置参数，所述位置参数用于指示所述通道在所述纹理贴图中的位移值；
所述处理模块500，还用于建立所述纹理贴图的RGBA各通道的位置参数对应的所述光路信息。
可选地，所述处理模块500，具体用于：
根据所述RGBA各通道位置参数，确定所述待渲染云层在所述当前光照方向上的厚度信息，其中，所述光路信息包括所述厚度信息。
可选地，所述处理模块500，具体用于：
根据所述待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数，确定所述当前光照方向穿过所述待渲染云层的通道；
根据所述太阳穿过所述待渲染云层的通道的厚度，确定所述待渲染云层在所述光照方向上的厚度信息。
可选地，所述渲染模块400，具体用于：
根据所述厚度信息，确定所述待渲染云层对所述当前光照方向上的光线的衰减权重；
根据所述衰减权重和所述待渲染云层的原始颜色，对所述待渲染云层进行着色。
可选地，所述获取模块300，还用于：
获取所述光线的散射权重；
所述渲染模块400，还用于根据所述散射权重，对着色后的云层进行渲染。
渲染模块400，具体用于：
根据所述纹理贴图的G通道的厚度和所述着色后的云层的原始颜色，获取所述着色后的云层对应的环境光颜色；
根据所述纹理贴图的最上层的通道的属性参数，获取所述着色后的云层的透明度；
根据所述散射权重、所述环境光颜色以及所述透明度，对所述着色后的云层进行渲染。
可选地，所述处理模块500，还用于：
建立空间球模型，并获取所述虚拟场景中的太阳在所述空间球模型中的空间位置信息；
将所述空间球模型映射到二维平面中；
所述获取模块，还用于根据所述空间位置信息，获取二维平面中所述太阳的位置信息。
可选地，所述处理模块500，还用于：
采用预设的扭曲图，对所述待渲染云层的进行边缘柔和处理；
采用预设的噪声纹理图，调整边缘处理后的所述待渲染云层的疏密度。
可选地，所述处理模块500，还用于：
对预先得到的第一噪声纹理贴图进行预设放大倍数的放大处理，以及对预先得到的第二噪声纹理贴图进行预设缩小倍数的缩小处理；
将处理后的所述第一噪声纹理贴图和处理后的所述第二噪声纹理贴图叠加，得到基础纹理贴图；
所述获取模块300，还用于根据所述当前光照方向和所述待渲染云层、在所述虚拟场景中的相对位置关系，对所述基础纹理贴图的RGBA各通道进行偏移，获取所述待渲染云层的纹理贴图。
关于装置中的各模块的处理流程、以及各模块之间的交互流程的描述可以参照上述方法实施例中的相关说明，这里不再详述。
图15示出了本申请实施例提供的终端设备的结构示意图，如图15所示，该终端设备600包括：
处理器700和存储器800；
所述存储器800中存储有所述处理器700可执行的计算机程序，所述处理器700执行所述计算机程序时，实现上述云层的渲染方法。
可选地，终端设备600还包括总线900，处理器700和存储器800可以通过总线900连接。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述云层的渲染方法的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考方法实施例中的对应过程，本申请中不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，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，又例如，多个模块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通信接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
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。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种云层的渲染方法，其特征在于，包括：
确定虚拟场景中的当前光照方向；
获取待渲染云层与所述当前光照方向相对应的光路信息，其中，所述光路信息由所述待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数进行确定；
根据所述光路信息对所述待渲染云层进行着色。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数进行确定的光路信息，预先通过如下步骤设置：
通过对所述待渲染云层的纹理贴图进行采样，将所述纹理贴图映射到采样平面，所述采样平面为所述虚拟场景中天空所在的平面；
根据所述当前光照方向的太阳的位置信息，获取所述纹理贴图的RGBA各通道的位置参数，所述位置参数用于指示所述通道在所述纹理贴图中的位移值；
建立所述纹理贴图的RGBA各通道的位置参数对应的所述光路信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立所述纹理贴图的RGBA各通道的位置参数对应的所述光路信息，包括：
根据所述RGBA各通道位置参数，确定所述待渲染云层在所述当前光照方向上的厚度信息，其中，所述光路信息包括所述厚度信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述RGBA各通道位置参数，确定所述待渲染云层在所述当前光照方向上的厚度信息，包括：
根据所述待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数，确定所述当前光照方向穿过所述待渲染云层的通道；
根据所述太阳穿过所述待渲染云层的通道的厚度，确定所述待渲染云层在所述光照方向上的厚度信息。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述根据所述光路信息对所述待渲染云层进行着色，包括：
根据所述厚度信息，确定所述待渲染云层对所述当前光照方向上的光线的衰减权重；
根据所述衰减权重和所述待渲染云层的原始颜色，对所述待渲染云层进行着色。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述光路信息对所述待渲染云层进行着色之后，还包括：
获取所述光线的散射权重；
根据所述散射权重，对着色后的云层进行渲染。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述散射权重，对着色后的云层进行渲染，包括：
根据所述纹理贴图的G通道的厚度和所述着色后的云层的原始颜色，获取所述着色后的云层对应的环境光颜色；
根据所述纹理贴图的最上层的通道的属性参数，获取所述着色后的云层的透明度；
根据所述散射权重、所述环境光颜色以及所述透明度，对所述着色后的云层进行渲染。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当前光照方向的太阳的位置信息通过如下方式确定：
建立空间球模型，并获取所述虚拟场景中的太阳在所述空间球模型中的空间位置信息；
将所述空间球模型映射到二维平面中；
根据所述空间位置信息，获取二维平面中所述太阳的位置信息。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述光路信息对所述待渲染云层进行着色之前，还包括：
采用预设的扭曲图，对所述待渲染云层的进行边缘柔和处理；
采用预设的噪声纹理图，调整边缘处理后的所述待渲染云层的疏密度。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对预先得到的第一噪声纹理贴图进行预设放大倍数的放大处理，以及对预先得到的第二噪声纹理贴图进行预设缩小倍数的缩小处理；
将处理后的所述第一噪声纹理贴图和处理后的所述第二噪声纹理贴图叠加，得到基础纹理贴图；
根据所述当前光照方向和所述待渲染云层、在所述虚拟场景中的相对位置关系，对所述基础纹理贴图的RGBA各通道进行偏移，获取所述待渲染云层的纹理贴图。
11.一种云层的渲染装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于确定虚拟场景中的当前光照方向；
获取模块，用于获取待渲染云层与所述当前光照方向相对应的光路信息，其中，所述光路信息由所述待渲染云层的纹理贴图的RGBA各通道位置参数进行确定；
渲染模块，用于根据所述光路信息对所述待渲染云层进行着色。
12.一种终端设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有所述处理器可执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现权利要求1-10任一项所述的方法。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读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实现权利要求1-10任一项所述的方法。
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| CN117710557A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-03-15 | 杭州经纬信息技术股份有限公司 | 一种真实感体积云的构建方法、装置、设备及介质 |
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