CN112907758A - 一种数据确定方法、装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种数据确定方法、装置及电子设备，获取目标物体以及所述目标物体的物理参数；所述目标物体由3D模型以及与所述3D模型对应的贴图组成，依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数，使用所述高光参数和所述漫反射参数进行所述目标物体的高光绘制和漫反射绘制。本发明中的目标物体的高光位置和漫反射位置是基于目标物体的物理参数确定的，也就是说，依据目标物体的物理参数进行高光位置和漫反射位置的确定，而不是以人工在固定位置绘制固定颜色的高光的贴图进行表现，由于以目标物体的物理参数进行高光位置和漫反射位置的确定，进而随着三维物体的视角和位置变化，高光区域也随之改变。

Description

一种数据确定方法、装置及电子设备
技术领域
本发明涉及物体渲染领域，更具体的说，涉及一种数据确定方法、装置及电子设备。
背景技术
随着游戏行业的竞争愈发激烈，各种游戏画面越来越逼真，玩家在评估游戏时对画面质量的要求也越来越高。对于一款游戏而言，不断提升画面质量也是提升老玩家留存、吸引新玩家的重要手段之一。
目前，游戏界面中的三维物体的高光区域是采用人工在固定位置绘制固定颜色的高光的贴图的方法进行展示，但是随着三维物体的视角和位置变化时，高光区域是固定不变的，但是实际上，随着三维物体的视角和位置变化时，高光区域应是随之改变的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种数据确定方法、装置及电子设备，以解决游戏界面中的三维物体的高光区域是采用人工在固定位置绘制固定颜色的高光的贴图的方法进行展示，但是随着三维物体的视角和位置变化时，高光区域是固定不变的，但是实际上，随着三维物体的视角和位置变化时，高光区域应是随之改变的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种数据确定方法，包括：
获取目标物体以及所述目标物体的物理参数；所述目标物体由3D模型以及与所述3D模型对应的贴图组成；所述物理参数表征所述目标物体的属性信息；
依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数；
使用所述高光参数和所述漫反射参数进行所述目标物体的高光绘制和漫反射绘制。
可选地，所述贴图包括用于描述所述3D模型法线信息的法线贴图、用于描述所述3D模型表面金属度的金属度灰度图、用于描述所述3D模型表面粗糙度的粗糙度灰度图、用于描述所述3D模型表面适用高光区域范围的高光区域灰度图以及用于描述所述3D模型所处环境的环境贴图。
可选地，所述物理参数包括所述3D模型的物理参数、所述法线贴图的物理参数、所述金属度灰度图的物理参数、所述粗糙度灰度图的物理参数、所述高光区域灰度图的物理参数以及所述环境贴图的物理参数。
可选地，依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数，包括：
获取所述目标物体的高光参数的计算规则和漫反射参数的计算规则；
依据所述物理参数、高光参数的计算规则和漫反射参数的计算规则，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数。
可选地，在获取目标物体以及所述目标物体的物理参数之前，还包括：
设置一补充光源；所述补充光源以当前摄像机的位置为位置基准，以所述当前摄像机到所述目标物体的方向为朝向的光源。
一种数据确定装置，包括：
数据获取模块，用于获取目标物体以及所述目标物体的物理参数；所述目标物体由3D模型以及与所述3D模型对应的贴图组成；所述物理参数表征所述目标物体的属性信息；
参数计算模块，用于依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数；
光绘制模块，用于使用所述高光参数和所述漫反射参数进行所述目标物体的高光绘制和漫反射绘制。
可选地，所述贴图包括用于描述所述3D模型法线信息的法线贴图、用于描述所述3D模型表面金属度的金属度灰度图、用于描述所述3D模型表面粗糙度的粗糙度灰度图、用于描述所述3D模型表面适用高光区域范围的高光区域灰度图以及用于描述所述3D模型所处环境的环境贴图。
可选地，所述物理参数包括所述3D模型的物理参数、所述法线贴图的物理参数、所述金属度灰度图的物理参数、所述粗糙度灰度图的物理参数、所述高光区域灰度图的物理参数以及所述环境贴图的物理参数。
可选地，所述参数计算模块用于依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数时，具体用于：
获取所述目标物体的高光参数的计算规则和漫反射参数的计算规则，依据所述物理参数、高光参数的计算规则和漫反射参数的计算规则，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数。
可选地，还包括：
光源设置模块，用于设置一补充光源；所述补充光源以当前摄像机的位置为位置基准，以所述当前摄像机到所述目标物体的方向为朝向的光源。
一种电子设备，包括：存储器和处理器；
其中，所述存储器用于存储程序；
处理器调用程序并用于：
获取目标物体以及所述目标物体的物理参数；所述目标物体由3D模型以及与所述3D模型对应的贴图组成；所述物理参数表征所述目标物体的属性信息；
依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数；
使用所述高光参数和所述漫反射参数进行所述目标物体的高光绘制和漫反射绘制。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种数据确定方法、装置及电子设备，获取目标物体以及所述目标物体的物理参数；所述目标物体由3D模型以及与所述3D模型对应的贴图组成，依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数，使用所述高光参数和所述漫反射参数进行所述目标物体的高光绘制和漫反射绘制。本发明中的目标物体的高光位置和漫反射位置是基于目标物体的物理参数确定的，也就是说，依据目标物体的物理参数进行高光位置和漫反射位置的确定，而不是以人工在固定位置绘制固定颜色的高光的贴图进行表现，由于以目标物体的物理参数进行高光位置和漫反射位置的确定，进而随着三维物体的视角和位置变化，高光区域也随之改变。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种数据确定方法的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种3D模型的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种法线贴图的场景示意图；
图4为本发明实施例提供的一种通道贴图的场景示意图；
图5为本发明实施例提供的一种环境贴图的场景示意图；
图6为本发明实施例提供的一种数据确定装置的结构示意图。
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做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。
本发明实施例提供了一种数据确定方法，参照图1，可以包括：
S11、获取目标物体以及所述目标物体的物理参数。
所述目标物体由3D模型以及与所述3D模型对应的贴图组成。在实际应用中，首先通过3D建模软件进行3D建模的绘制，绘制得到的3D建模是由点和线组成的模型，3D模型可以参照图2。
参照图3、图4和图5，3D模型对应的贴图可以包括：
用于描述所述3D模型法线信息的法线贴图(图3)、用于描述所述3D模型表面金属度的金属度灰度图、用于描述所述3D模型表面粗糙度的粗糙度灰度图、用于描述所述3D模型表面适用高光区域范围的高光区域灰度图(图4)、以及用于描述所述3D模型所处环境的环境贴图(图5)。将金属度灰度图、粗糙度灰度图和高光区域灰度图进行组合，可以得到图4中左侧的混合贴图。其中，金属度灰度图、粗糙度灰度图和高光区域灰度图分别对应图4中的R通道、G通道和B通道。
需要考虑的物理参数包括：物体是否为金属(金属度)，物体表面的粗糙程度(粗糙度)，物体表面是否有反光(反光区域)等参数构成，这个参数根据物体在真实世界当中的物理属性确定。根据3D物体是否为金属(金属度)确定贴图上每一处对应位置的金属度，形成金属度灰度图；根据物体表面的粗糙程度(粗糙度)，确定贴图上每一处对应位置的粗糙度，形成粗糙度灰度图；根据物体表面是否有反光(反光区域)确定贴图上每一处对应位置是否反光，形成高光区域灰度图。
环境贴图是指该3D模型所处的环境，该环境可以是真实的环境，如位于城市环境、草原环境、农村环境等等，该环境中有自然光，有真实的动植物等等。
在得到贴图和3D模型之后，将贴图与3D模型进行组合，即可得到本实施例中的目标物体。目标物体上的光照由漫反射光照、镜面反射光照(高光)和环境光照三部分组成。
所述物理参数表征所述目标物体的属性信息，具体的，采集的目标物体的物理参数，该物理参数可以包括：
3D模型的物理参数(如3D模型的顶点信息、每一顶点的切线信息和法线信息)、所述法线贴图的物理参数、所述金属度灰度图的物理参数、所述粗糙度灰度图的物理参数、所述高光区域灰度图的物理参数以及所述环境贴图的物理参数(如自然光的方向和强度、环境贴图的颜色值等)。
此外，还需要当前摄像机的视线角度等数据。
需要说明的是，步骤S11之前还可以包括：
设置一补充光源；所述补充光源以当前摄像机的位置为位置基准，以所述当前摄像机到所述目标物体的方向为朝向的光源。
在实际应用中，为了改善黑暗场景角色显示过暗、不突出的问题，参与计算的光照除了3D场景(即环境贴图)中布置的光源以外，增加了一个独立于场景的，只与摄像机位置相关的平行光源(即补充光源)，为角色正面补光。补充光源是一个以当前摄像机位置为位置基准，以摄像机位置到物体位置为朝向的新光源。其中，当前摄像机位置设置在从用户那一视角和位置观看的位置。
若设置了上述的补充光源后，进一步的，在确定高光参数和漫反射参数时，也会用到该补充光源的信息，如光源方向、光源强度和光源颜色信息等。
S12、依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数。
在实际应用中，步骤S12具体可以包括：
获取所述目标物体的高光参数的计算规则和漫反射参数的计算规则；
依据所述物理参数、高光参数的计算规则和漫反射参数的计算规则，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数。
具体的，在实际应用中，采用通用的Cook-Torrance模型中的核心BRDF(Bidirectional Reflectance Distrbtion Function，双向反射分布函数)公式来计算高光参数和漫反射参数，以一个光源为例，BRDF公式具体如下：
Figure BDA0002278794520000061
其中，f(l,v)是以l和v为自变量的函数，f(l,v)函数值表示的是像素点最终显示的颜色，该颜色值表示的是该点在当前光源照射下，从当前位置看过去所呈现的颜色，即最终的漫反射颜色和高光颜色之和，其中，l为当前光源入射光线的角度，v为视线方向角度。diffuse表示漫反射部分，
Figure BDA0002278794520000062
表示高光部分，每一像素点的颜色均需要通过上述的公式计算得到，下边以计算一个像素点的颜色为例进行说明。
D(θh)、F(θd)和G(θl,θv)三个函数分别为法线分布函数(NormalDistributionFunction)，菲涅尔方程(Fresnel Rquation)和几何函数(Geometry Function)：
其中，法线分布函数：估算在受到表面粗糙度的影响下，取向方向与中间向量一致的微平面的数量。这是用来估算微平面的主要函数。从统计学上近似的表示了与某些(中间)向量h取向一致的微平面的比率。
几何函数：描述了微平面自成阴影的属性。当一个平面相对比较粗糙的时候，平面表面上的微平面有可能挡住其他的微平面从而减少表面所反射的光线。
菲涅尔方程：菲涅尔方程描述的是在不同的表面角下表面所反射的光线所占的比率。
Figure BDA0002278794520000071
中的各字母的含义是：
θl表示环境视图中的自然光的入射角度(入射光l与当前点的法线n夹角)；
θv是当前摄像机角度(摄像机视线v与当前点的法线n夹角)；
θh是摄像机视线v与入射光l的夹角的半角；
θd是摄像机视线v与半角h的夹角。
漫反射部分采用Disney原则公式
Figure BDA0002278794520000072
baseColor表示环境贴图的颜色值；
FD90＝0.5+2roughness cos2θd
镜面反射部分采用GGX+Smith-GGX+Schlick Fresnel近似方案。
Figure BDA0002278794520000073
roughness即粗糙度灰度图的颜色值，用颜色值归化到0～1区间描述物体的粗糙程度；n法线，h半角；
Figure BDA0002278794520000074
G(l，v，h)表示以l，v，h为自变量的函数，函数值为几何函数(Geometry Function)的值。
其中n为对应顶点的法线，v为视线，l为光线
其中
Figure BDA0002278794520000075
FSchlick(v，h)＝F0+1-F0)(1-(v·h))5
F0，入射角为0时的反射率，由经验数值确定。
通过上述公式，可以计算得到每一像素点的颜色，该颜色就可以表示该像素点的高光值和漫反射值。
S13、使用所述高光参数和所述漫反射参数进行所述目标物体的高光绘制和漫反射绘制。
通过上述方法确定了每一像素点的高光值和所述漫反射值，进而依据该高光值和所述漫反射值进行高光和漫反射绘制即可。
本实施例中，获取目标物体以及所述目标物体的物理参数；所述目标物体由3D模型以及与所述3D模型对应的贴图组成，依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数，使用所述高光参数和所述漫反射参数进行所述目标物体的高光绘制和漫反射绘制。本发明中的目标物体的高光位置和漫反射位置是基于目标物体的物理参数确定的，也就是说，依据目标物体的物理参数进行高光位置和漫反射位置的确定，而不是以人工在固定位置绘制固定颜色的高光的贴图进行表现，由于以目标物体的物理参数进行高光位置和漫反射位置的确定，进而随着三维物体的视角和位置变化，高光区域也随之改变。
可选的，在上述数据确定方法的实施例的基础上，本发明的另一实施例提供了一种数据确定装置，参照图6，可以包括：
数据获取模块11，用于获取目标物体以及所述目标物体的物理参数；所述目标物体由3D模型以及与所述3D模型对应的贴图组成；所述物理参数表征所述目标物体的属性信息；
参数计算模块12，用于依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数；
光绘制模块13，用于使用所述高光参数和所述漫反射参数进行所述目标物体的高光绘制和漫反射绘制。
进一步，所述贴图包括用于描述所述3D模型法线信息的法线贴图、用于描述所述3D模型表面金属度的金属度灰度图、用于描述所述3D模型表面粗糙度的粗糙度灰度图、用于描述所述3D模型表面适用高光区域范围的高光区域灰度图以及用于描述所述3D模型所处环境的环境贴图。
进一步，所述物理参数包括所述3D模型的物理参数、所述法线贴图的物理参数、所述金属度灰度图的物理参数、所述粗糙度灰度图的物理参数、所述高光区域灰度图的物理参数以及所述环境贴图的物理参数。
进一步，所述参数计算模块用于依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数时，具体用于：
获取所述目标物体的高光参数的计算规则和漫反射参数的计算规则，依据所述物理参数、高光参数的计算规则和漫反射参数的计算规则，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数。
进一步，还包括：
光源设置模块，用于设置一补充光源；所述补充光源以当前摄像机的位置为位置基准，以所述当前摄像机到所述目标物体的方向为朝向的光源。
本实施例中，获取目标物体以及所述目标物体的物理参数；所述目标物体由3D模型以及与所述3D模型对应的贴图组成，依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数，使用所述高光参数和所述漫反射参数进行所述目标物体的高光绘制和漫反射绘制。本发明中的目标物体的高光位置和漫反射位置是基于目标物体的物理参数确定的，也就是说，依据目标物体的物理参数进行高光位置和漫反射位置的确定，而不是以人工在固定位置绘制固定颜色的高光的贴图进行表现，由于以目标物体的物理参数进行高光位置和漫反射位置的确定，进而随着三维物体的视角和位置变化，高光区域也随之改变。
需要说明的是，本实施例中的各个模块的工作过程，请参照上述实施例中的相应说明，在此不再赘述。
可选的，在上述数据确定方法及装置的实施例的基础上，本发明的另一实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器；
其中，所述存储器用于存储程序；
处理器调用程序并用于：
获取目标物体以及所述目标物体的物理参数；所述目标物体由3D模型以及与所述3D模型对应的贴图组成；所述物理参数表征所述目标物体的属性信息；
依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数；
使用所述高光参数和所述漫反射参数进行所述目标物体的高光绘制和漫反射绘制。
进一步，所述贴图包括用于描述所述3D模型法线信息的法线贴图、用于描述所述3D模型表面金属度的金属度灰度图、用于描述所述3D模型表面粗糙度的粗糙度灰度图、用于描述所述3D模型表面适用高光区域范围的高光区域灰度图以及用于描述所述3D模型所处环境的环境贴图。
进一步，所述物理参数包括所述3D模型的物理参数、所述法线贴图的物理参数、所述金属度灰度图的物理参数、所述粗糙度灰度图的物理参数、所述高光区域灰度图的物理参数以及所述环境贴图的物理参数。
进一步，依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数，包括：
获取所述目标物体的高光参数的计算规则和漫反射参数的计算规则；
依据所述物理参数、高光参数的计算规则和漫反射参数的计算规则，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数。
进一步，在获取目标物体以及所述目标物体的物理参数之前，还包括：
设置一补充光源；所述补充光源以当前摄像机的位置为位置基准，以所述当前摄像机到所述目标物体的方向为朝向的光源。
本实施例中，获取目标物体以及所述目标物体的物理参数；所述目标物体由3D模型以及与所述3D模型对应的贴图组成，依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数，使用所述高光参数和所述漫反射参数进行所述目标物体的高光绘制和漫反射绘制。本发明中的目标物体的高光位置和漫反射位置是基于目标物体的物理参数确定的，也就是说，依据目标物体的物理参数进行高光位置和漫反射位置的确定，而不是以人工在固定位置绘制固定颜色的高光的贴图进行表现，由于以目标物体的物理参数进行高光位置和漫反射位置的确定，进而随着三维物体的视角和位置变化，高光区域也随之改变。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种数据确定方法，其特征在于，包括：
获取目标物体以及所述目标物体的物理参数；所述目标物体由3D模型以及与所述3D模型对应的贴图组成；所述物理参数表征所述目标物体的属性信息；
依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数；
使用所述高光参数和所述漫反射参数进行所述目标物体的高光绘制和漫反射绘制。
2.根据权利要求1所述的数据确定方法，其特征在于，所述贴图包括用于描述所述3D模型法线信息的法线贴图、用于描述所述3D模型表面金属度的金属度灰度图、用于描述所述3D模型表面粗糙度的粗糙度灰度图、用于描述所述3D模型表面适用高光区域范围的高光区域灰度图以及用于描述所述3D模型所处环境的环境贴图。
3.根据权利要求2所述的数据确定方法，其特征在于，所述物理参数包括所述3D模型的物理参数、所述法线贴图的物理参数、所述金属度灰度图的物理参数、所述粗糙度灰度图的物理参数、所述高光区域灰度图的物理参数以及所述环境贴图的物理参数。
4.根据权利要求1所述的数据确定方法，其特征在于，依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数，包括：
获取所述目标物体的高光参数的计算规则和漫反射参数的计算规则；
依据所述物理参数、高光参数的计算规则和漫反射参数的计算规则，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数。
5.根据权利要求1所述的数据确定方法，其特征在于，在获取目标物体以及所述目标物体的物理参数之前，还包括：
设置一补充光源；所述补充光源以当前摄像机的位置为位置基准，以所述当前摄像机到所述目标物体的方向为朝向的光源。
6.一种数据确定装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取目标物体以及所述目标物体的物理参数；所述目标物体由3D模型以及与所述3D模型对应的贴图组成；所述物理参数表征所述目标物体的属性信息；
参数计算模块，用于依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数；
光绘制模块，用于使用所述高光参数和所述漫反射参数进行所述目标物体的高光绘制和漫反射绘制。
7.根据权利要求6所述的数据确定装置，其特征在于，所述贴图包括用于描述所述3D模型法线信息的法线贴图、用于描述所述3D模型表面金属度的金属度灰度图、用于描述所述3D模型表面粗糙度的粗糙度灰度图、用于描述所述3D模型表面适用高光区域范围的高光区域灰度图以及用于描述所述3D模型所处环境的环境贴图。
8.根据权利要求7所述的数据确定装置，其特征在于，所述物理参数包括所述3D模型的物理参数、所述法线贴图的物理参数、所述金属度灰度图的物理参数、所述粗糙度灰度图的物理参数、所述高光区域灰度图的物理参数以及所述环境贴图的物理参数。
9.根据权利要求6所述的数据确定装置，其特征在于，所述参数计算模块用于依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数时，具体用于：
获取所述目标物体的高光参数的计算规则和漫反射参数的计算规则，依据所述物理参数、高光参数的计算规则和漫反射参数的计算规则，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数。
10.根据权利要求6所述的数据确定装置，其特征在于，还包括：
光源设置模块，用于设置一补充光源；所述补充光源以当前摄像机的位置为位置基准，以所述当前摄像机到所述目标物体的方向为朝向的光源。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；
其中，所述存储器用于存储程序；
处理器调用程序并用于：
获取目标物体以及所述目标物体的物理参数；所述目标物体由3D模型以及与所述3D模型对应的贴图组成；所述物理参数表征所述目标物体的属性信息；
依据所述物理参数，确定所述目标物体的高光参数和漫反射参数；
使用所述高光参数和所述漫反射参数进行所述目标物体的高光绘制和漫反射绘制。
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