CN114820904A - 支持光照的伪室内渲染方法、装置、介质和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种支持光照的伪室内渲染方法，包括导入外立面模型、室内等距柱状投影图与外立面窗户贴图；在着色器中将相机方向DC、场景平行光方向DL从世界坐标系转换到切线坐标系中；利用ray‑plane算法进行UV重建，计算当前像素对应虚拟室内模型在切线坐标系下的位置Po，并将位置Po转换到球面坐标系中得到Ps，利用Ps采样室内等距柱状投影图得到未受光照的室内颜色Cn；判断位置Po是否在光照范围内，得到光照强度系数I；基于未受光照的室内颜色Cn与光照强度系数I，利用窗户贴图透明度混合室内与外立面模型，得到最终伪室内颜色C。本发明可以为等距柱状投影图制作多层mipmap，实现不同的室内效果。本发明还涉及一种支持光照的伪室内渲染装置、设备与介质。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种支持光照的伪室内渲染方法、装置、介质和设备。
背景技术
在数字孪生场景的城市模型中，受到计算机渲染速度影响，用户并不能从室外观测到室内的模型，而且室内建模量巨大。为了能在室外观测到室内的细节，提升场景的真实度，现有方案中会给外立面模型贴静态贴图，贴图没有3D效果，或者是利用立方体纹理模拟室内，但立方体纹理也是静态图，虽然有3D效果但是无法根据场景光照在室内形成阴影，随着时间线变化产生对应效果的变化。
为此本领域迫切需要一种能够解决上述技术问题的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种支持光照的伪室内渲染方法、装置、介质和设备，其用于解决现有技术中会给外立面模型贴静态贴图，贴图没有3D效果，或者虽然有3D效果但是无法根据场景光照在室内形成阴影，随着时间线变化产生对应效果的变化的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种支持光照的伪室内渲染方法，所述方法包括：
导入外立面模型、室内等距柱状投影图与外立面窗户贴图；
在着色器中将相机方向DC、场景平行光方向DL从世界坐标系转换到切线坐标系中；
在所述切线坐标系中基于所述外立面模型对室内模型利用ray-plane算法进行UV重建，计算当前像素对应虚拟室内模型在切线坐标系下的位置Po，并将位置Po转换到球面坐标系中得到位置Ps，利用所述球面坐标Ps采样所述室内等距柱状投影图得到未受光照的室内颜色Cn；
基于光源位置PL、所述位置Po采样所述外立面窗户贴图，判断所述位置Po是否在光照范围内，并得到光照强度系数I；
基于所述未受光照的室内颜色Cn与光照强度系数I，对在光照范围内的像素进行光照计算得到光照后的颜色CL，利用窗户贴图透明度混合室内模型颜色与外立面模型颜色，得到最终伪室内颜色C。
进一步地，所述外立面模型包括UV布局数据、表面法线N与表面切线T；
所述室内等距柱状投影图为将3D全景图以球面形式展开成长宽2:1的2D纹理；
所述外立面窗户贴图具有透明通道值，以用于表示窗户的透光性。
进一步地，所述在着色器中将相机方向DC、场景平行光方向DL从世界坐标系转换到切线坐标系中具体包括：
利用外立面模型中的表面法线N与表面切线T通过叉积计算副切线BiT；
BiT＝cross(N,T)
利用所述表面法线N、表面切线T与副切线BiT构建切线坐标系转换矩阵TBN；
在着色器中将相机方向DC、场景平行光方向DL利用矩阵乘法转换到切线坐标系中。
进一步地，所述在所述切线坐标系中基于所述外立面模型对室内模型利用ray-plane算法进行UV重建，计算当前像素对应虚拟室内模型在切线坐标系下的位置Po，并将位置Po转换到球面坐标系中得到位置Ps具体包括：
在所述切线坐标系中基于外立面模型中的所述UV布局数据和相机方向DC利用ray-plane算法计算室内模型中外立面到某一平面的距离L，其中沿相机方向DC发射的射线与所述外立面的交点Ro，Ro坐标为(UV.x，UV.y,0)，射线与某一平面的交点为位置Po；
Po＝Ro+Dc*L；
将切线坐标系中心点移动到球面坐标系中心，以及对所有交点位置Po做(-0.5，-0.5，-0.5)个单位偏移；
利用点乘计算单位化Po.x与表面法线N的夹角θ，该夹角θ为位置Po在球面坐标系中位置Ps的x坐标值；
θ＝dot(normalize(Po.x,0,0),N)
利用点乘计算单位化Po.yz与副切线BiT的夹角β，该夹角β为位置Po在球面坐标系中位置Ps的y坐标值；
β＝dot(normalize(0,Po.yz),BiT)
利用坐标Ps的x值与y值得到位置Po在球面坐标系中的位置Ps，Ps＝(θ,β)。
进一步地，所述利用所述球面坐标Ps采样所述室内等距柱状投影图得到未受光照的室内颜色Cn包括：
利用随机整数对所述室内等距柱状投影图的mipmap进行采样，得到未受光照得不同室内颜色Cn。
进一步地，所述基于光源位置PL、所述位置Po采样所述外立面窗户贴图，判断所述位置Po是否在光照范围内，并得到光照强度系数I包括：
计算切线坐标系中位置Po到光源位置PL的方向Ds，并计算位置Po是否在迎光面EL；其中，若EL小于0，说明位置Po在迎光面；若EL大于等于0，说明位置Po在背光面，该位置Po不可接受光照；
Ds＝normalize(PL-Po)
EL＝dot(Ds,Dl)
对于处在迎光面的位置Po，位置Po沿方向Ds与外立面产生交点PF，计算PF的位置以及位置Po与位置PF之间的距离LF；
PF＝Po+Ds*LF
利用PF.xy采样所述外立面窗户贴图，获取透明通道A，其中光照强度系数I等于透明通道A；
其中，若A值为0，表示全透明，其可接受光照；
若A值为1，表示不透明，其在阴影范围内；
若A值介于0至1之间，表示半透明，其接受光照强度降低。
进一步地，所述对在光照范围内的像素进行光照计算得到光照后的颜色CL，利用窗户贴图透明度混合室内模型颜色与外立面模型颜色，得到最终伪室内颜色C包括：
对在光照范围内的像素进行光照计算得到光照后的颜色CL；
CL＝Cn*(I+1)
利用外立面模型中的UV布局数据采样外立面窗户贴图得到颜色CF，利用CF的透明通道A混合室内模型颜色CL得到最终结果；
C＝CF*A+CL*(1-A)。
本方法发明的有益效果是：提出了一种支持光照的伪室内渲染方法，包括导入外立面模型、室内等距柱状投影图与外立面窗户贴图；在着色器中将相机方向DC、场景平行光方向DL从世界坐标系转换到切线坐标系中；在所述切线坐标系中基于所述外立面模型对室内模型利用ray-plane算法进行UV重建，计算当前像素对应虚拟室内模型在切线坐标系下的位置Po，并将位置Po转换到球面坐标系中得到球面坐标Ps，利用所述球面坐标Ps采样所述室内等距柱状投影图得到未受光照的室内颜色Cn；基于光源位置PL、所述位置Po采样所述外立面窗户贴图，判断所述位置Po是否在光照范围内，并得到光照强度系数I；基于所述未受光照的室内颜色Cn与光照强度系数I，对在光照范围内的像素进行光照计算得到光照后的颜色CL，利用窗户贴图透明度混合室内模型颜色与外立面模型颜色，得到最终伪室内颜色C。本发明通过ray-plane算法建立虚拟室内结构，便于接受平行光照，再叠加等距柱状投影图形(这种资源比立方体纹理占用空间更小，更容易制作)成伪室内,并且可以为等距柱状投影图制作多层mipmap，实现不同的室内效果。
本发明还解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
一种支持光照的伪室内渲染装置，所述装置包括：
数据导入模块，用于导入外立面模型、室内等距柱状投影图与外立面窗户贴图；
数据切换模块，用于在着色器中将相机方向DC、场景平行光方向DL从世界坐标系转换到切线坐标系中；
颜色计算模块，在所述切线坐标系中基于所述外立面模型对室内模型利用ray-plane算法进行UV重建，计算当前像素对应虚拟室内模型在切线坐标系下的位置Po，并将位置Po转换到球面坐标系中得到位置Ps，利用所述球面坐标Ps采样所述室内等距柱状投影图得到未受光照的室内颜色Cn；
光照判断模块，用于基于光源位置PL、所述位置Po采样所述外立面窗户贴图，判断所述位置Po是否在光照范围内，并得到光照强度系数I；
颜色混合模块，用于基于所述未受光照的室内颜色Cn与光照强度系数I，对在光照范围内的像素进行光照计算得到光照后的颜色CL，利用窗户贴图透明度混合室内模型颜色与外立面模型颜色，得到最终伪室内颜色C。
此外，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述技术方案中任一项所述的支持光照的伪室内渲染方法的步骤。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述技术方案中任一项所述的支持光照的伪室内渲染方法的步骤。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明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，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述的一种支持光照的伪室内渲染方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例所述的一种支持光照的伪室内渲染装置的模块示意图。
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1本发明实施例所述的一种支持光照的伪室内渲染方法所示，包括以下步骤：
110、导入外立面模型、室内等距柱状投影图与外立面窗户贴图；
120、在着色器中将相机方向DC、场景平行光方向DL从世界坐标系转换到切线坐标系中；
130、在所述切线坐标系中基于所述外立面模型对室内模型利用ray-plane算法进行UV重建，计算当前像素对应虚拟室内模型在切线坐标系下的位置Po，并将位置Po转换到球面坐标系中得到位置Ps，利用所述球面坐标Ps采样所述室内等距柱状投影图得到未受光照的室内颜色Cn；
140、基于光源位置PL、所述位置Po采样所述外立面窗户贴图，判断所述位置Po是否在光照范围内，并得到光照强度系数I；
150、基于所述未受光照的室内颜色Cn与光照强度系数I，对在光照范围内的像素进行光照计算得到光照后的颜色CL，利用窗户贴图透明度混合室内模型颜色与外立面模型颜色，得到最终伪室内颜色C。
进一步地，步骤110中所述外立面模型包括正确的UV布局数据、表面法线N与表面切线T，该外立面模型由专业人员制作。所述室内等距柱状投影图为将3D全景图以球面形式展开成长宽2:1的2D纹理，室内等距柱状投影图可以利用全景摄像机录制或者美术人员拼接制作。所述外立面窗户贴图具有正确的透明通道值，以用于表示窗户的透光性，以及用于后续室内是否可接受光照与接受光照强度的计算。
进一步地，步骤120中所述在着色器中将相机方向DC、场景平行光方向DL从世界坐标系转换到切线坐标系(TBN)中具体包括：
121、利用外立面模型中的表面法线N与表面切线T通过叉积计算副切线BiT；
BiT＝cross(N,T)
122、利用所述表面法线N、表面切线T与副切线BiT构建切线坐标系转换矩阵TBN；
123、在着色器中将相机方向DC、场景平行光方向DL利用矩阵乘法转换到切线坐标系中。
进一步地，步骤130中所述在所述切线坐标系中基于所述外立面模型对室内模型利用ray-plane算法进行UV重建，计算当前像素对应虚拟室内模型在切线坐标系下的位置Po，并将位置Po转换到球面坐标系中得到位置Ps具体包括：
131、利用ray-plane算法对室内5个平面进行UV重建，5个平面包括天花板、地板与三面墙体，计算当前像素对应虚拟室内模型在切线坐标系下的坐标Po；不同平面计算原理相同仅输入参数不同，如下以地板为例说明如何将切线坐标中位置Po转换至球面坐标中位置Ps，具体包括如下步骤：
1311、基于外立面模型中的所述UV布局数据和相机方向DC计算室内模型中外立面到地板的距离L，其中沿相机方向DC发射的射线与所述外立面的交点Ro，Ro坐标为(UV.x，UV.y,0)，射线与地板的交点为位置Po；
1312、计算相机发射的射线与地板的交点Po，Po也为当前点的采样坐标，因为切线坐标系下计算参数范围都在[0,1]；
Po＝Ro+Dc*L；
132、将切线坐标系中心点移动到球面坐标系中心，以及对所有交点位置Po做(-0.5，-0.5，-0.5)个单位偏移；
133、利用点乘计算单位化Po.x与表面法线N的夹角θ，该夹角θ为位置Po在球面坐标系中位置Ps的x坐标值；
θ＝dot(normalize(Po.x,0,0),N)
134、利用点乘计算单位化Po.yz与副切线BiT的夹角β，该夹角β为位置Po在球面坐标系中位置Ps的y坐标值；
β＝dot(normalize(0,Po.yz),BiT)
135、利用坐标Ps的x值与y值得到位置Po在球面坐标系中的位置Ps，Ps＝(θ,β)。
进一步地，步骤130中所述利用所述球面坐标Ps采样所述室内等距柱状投影图得到未受光照的室内颜色Cn包括：
136、利用随机整数对所述室内等距柱状投影图的mipmap进行采样，得到未受光照得不同室内颜色Cn。
需要说明说的是，天花板与三面墙体也可采用上述步骤131至136计算球面坐标，并采样室内等距柱状投影图得到未受光照的室内颜色Cn。
进一步地，步骤140中所述基于光源位置PL、所述位置Po采样所述外立面窗户贴图，判断所述位置Po是否在光照范围内，并得到光照强度系数I包括：
141、计算切线坐标系中位置Po到光源位置PL的方向Ds，并计算位置Po是否在迎光面EL；
Ds＝normalize(PL-Po)
EL＝dot(DS,DL)
其中，EL小于0，说明位置Po在迎光面；若EL大于等于0，说明位置Po在背光面，该位置Po不可接受光照；
142、对于处在迎光面的位置Po，位置Po沿方向Ds与外立面产生交点PF，计算PF的位置以及位置Po与位置PF之间的距离LF；
PF＝Po+Ds*LF
143、利用PF.xy采样所述外立面窗户贴图，获取透明通道A，其中光照强度系数I等于透明通道A；
其中，若A值为0，表示全透明，其可接受光照；
若A值为1，表示不透明，其在阴影范围内；
若A值介于0至1之间，表示半透明，其接受光照强度降低。
进一步地，步骤150中所述对在光照范围内的像素进行光照计算得到光照后的颜色CL，利用窗户贴图透明度混合室内模型颜色与外立面模型颜色，得到最终伪室内颜色C具体包括：
对在光照范围内的像素进行光照计算得到光照后的颜色CL；
CL＝Cn*(I+1)
利用外立面模型中的UV布局数据采样外立面窗户贴图得到颜色CF，利用颜色CF的透明通道A混合室内模型颜色CL得到最终伪室内颜色C；
C＝CF*A+CL*(1-A)。
本方法发明的有益效果是：提出了一种支持光照的伪室内渲染方法，包括导入外立面模型、室内等距柱状投影图与外立面窗户贴图；在着色器中将相机方向DC、场景平行光方向DL从世界坐标系转换到切线坐标系中；在所述切线坐标系中基于所述外立面模型对室内模型利用ray-plane算法进行UV重建，计算当前像素对应虚拟室内模型在切线坐标系下的位置Po，并将位置Po转换到球面坐标系中得到球面坐标Ps，利用所述球面坐标Ps采样所述室内等距柱状投影图得到未受光照的室内颜色Cn；基于光源位置PL、所述位置Po采样所述外立面窗户贴图，判断所述位置Po是否在光照范围内，并得到光照强度系数I；基于所述未受光照的室内颜色Cn与光照强度系数I，对在光照范围内的像素进行光照计算得到光照后的颜色CL，利用窗户贴图透明度混合室内模型颜色与外立面模型颜色，得到最终伪室内颜色C。
本发明提出一种基于光线步进的方案，通过ray-plane算法建立虚拟室内结构，便于接受平行光照，再叠加等距柱状投影图形(这种资源比立方体纹理占用空间更小，更容易制作)成伪室内,并且可以为等距柱状投影图制作多层mipmap，实现不同的室内效果。
本发明采用光线步进的计算方法重建室内模型，因此让伪室内可以接受场景平行光照，以及利用等距柱状投影图(3D全景图格式)优化传统方案中的立方体纹理，占用空间更小，通用性更强。
本发明还解决上述技术问题的另一种技术方案如下：
如图2所示，一种支持光照的伪室内渲染装置，所述装置包括：
数据导入模块，用于导入外立面模型、室内等距柱状投影图与外立面窗户贴图；
数据切换模块，用于在着色器中将相机方向DC、场景平行光方向DL从世界坐标系转换到切线坐标系中；
颜色计算模块，在所述切线坐标系中基于所述外立面模型对室内模型利用ray-plane算法进行UV重建，计算当前像素对应虚拟室内模型在切线坐标系下的位置Po，并将位置Po转换到球面坐标系中得到球面坐标Ps，利用所述球面坐标Ps采样所述室内等距柱状投影图得到未受光照的室内颜色Cn；
光照判断模块，用于基于光源位置PL、所述位置Po采样所述外立面窗户贴图，判断所述位置Po是否在光照范围内，并得到光照强度系数I；
颜色混合模块，用于基于所述未受光照的室内颜色Cn与光照强度系数I，对在光照范围内的像素进行光照计算得到光照后的颜色CL，利用窗户贴图透明度混合室内模型颜色与外立面模型颜色，得到最终伪室内颜色C。
本发明利用光线步进算法建立虚拟室内结构，重建室内结构UV，将UV布局数据转换到球面坐标系下采样等距柱状投影图得到未受光照的室内颜色，再利用反向光线步进检测光源可见性，渲染出接受光照的室内效果(带阴影效果)。
此外，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述技术方案中任一项所述的支持光照的伪室内渲染方法的步骤。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述技术方案中任一项所述的支持光照的伪室内渲染方法的步骤。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，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讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述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，在本发明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，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种支持光照的伪室内渲染方法，其特征在于，所述方法包括：
导入外立面模型、室内等距柱状投影图与外立面窗户贴图；
在着色器中将相机方向DC、场景平行光方向DL从世界坐标系转换到切线坐标系中；
在所述切线坐标系中基于所述外立面模型对室内模型利用ray-plane算法进行UV重建，计算当前像素对应虚拟室内模型在切线坐标系下的位置Po，并将位置Po转换到球面坐标系中得到位置Ps，利用所述位置Ps采样所述室内等距柱状投影图得到未受光照的室内颜色Cn；
基于光源位置PL、所述位置Po采样所述外立面窗户贴图，判断所述位置Po是否在光照范围内，并得到光照强度系数I；
基于所述未受光照的室内颜色Cn与光照强度系数I，对在光照范围内的像素进行光照计算得到光照后的颜色CL，利用窗户贴图透明度混合室内模型颜色与外立面模型颜色，得到最终伪室内颜色C。
2.根据权利要求1所述的支持光照的伪室内渲染方法，其特征在于，
所述外立面模型包括UV布局数据、表面法线N与表面切线T；
所述室内等距柱状投影图为将3D全景图以球面形式展开成长宽2:1的2D纹理；
所述外立面窗户贴图具有透明通道值，以用于表示窗户的透光性。
3.根据权利要求2所述的支持光照的伪室内渲染方法，其特征在于，所述在着色器中将相机方向DC、场景平行光方向DL从世界坐标系转换到切线坐标系中具体包括：
利用外立面模型中的表面法线N与表面切线T通过叉积计算副切线BiT；
BiT＝cross(N,T)
利用所述表面法线N、表面切线T与副切线BiT构建切线坐标系转换矩阵TBN；
在着色器中将相机方向DC、场景平行光方向DL利用矩阵乘法转换到切线坐标系中。
4.根据权利要求3所述的支持光照的伪室内渲染方法，其特征在于，所述在所述切线坐标系中基于所述外立面模型对室内模型利用ray-plane算法进行UV重建，计算当前像素对应虚拟室内模型在切线坐标系下的位置Po，并将位置Po转换到球面坐标系中得到位置Ps具体包括：
在所述切线坐标系中基于外立面模型中的所述UV布局数据和相机方向DC利用ray-plane算法计算室内模型中外立面到某一平面的距离L，其中沿相机方向DC发射的射线与所述外立面的交点Ro，Ro坐标为(UV.x，UV.y,0)，射线与某一平面的交点为位置Po；
Po＝Ro+Dc*L；
将切线坐标系中心点移动到球面坐标系中心，以及对所有交点位置Po做(-0.5，-0.5，-0.5)个单位偏移；
利用点乘计算单位化Po.x与表面法线N的夹角θ，该夹角θ为位置Po在球面坐标系中位置Ps的x坐标值；
θ＝dot(normalize(Po.x,0,0),N)
利用点乘计算单位化Po.yz与副切线BiT的夹角β，该夹角β为位置Po在球面坐标系中位置Ps的y坐标值；
β＝dot(normalize(0,Po.yz),BiT)
利用坐标Ps的x值与y值得到位置Po在球面坐标系中的位置Ps，Ps＝(θ,β)。
5.根据权利要求1所述的支持光照的伪室内渲染方法，其特征在于，所述利用所述球面坐标Ps采样所述室内等距柱状投影图得到未受光照的室内颜色Cn包括：
利用随机整数对所述室内等距柱状投影图的mipmap进行采样，得到未受光照得不同室内颜色Cn。
6.根据权利要求4所述的支持光照的伪室内渲染方法，其特征在于，所述基于光源位置PL、所述位置Po采样所述外立面窗户贴图，判断所述位置Po是否在光照范围内，并得到光照强度系数I包括：
计算切线坐标系中位置Po到光源位置PL的方向Ds，并计算位置Po是否在迎光面EL；其中，若EL小于0，说明位置Po在迎光面；若EL大于等于0，说明位置Po在背光面，该位置Po不可接受光照；
Ds＝normalize(PL-Po)
EL＝dot(Ds,Dl)
对于处在迎光面的位置Po，位置Po沿方向Ds与外立面产生交点PF，计算PF的位置以及位置Po与位置PF之间的距离LF；
PF＝Po+Ds*LF
利用PF.xy采样所述外立面窗户贴图，获取透明通道A，其中光照强度系数I等于透明通道A；
其中，若A值为0，表示全透明，其可接受光照；
若A值为1，表示不透明，其在阴影范围内；
若A值介于0至1之间，表示半透明，其接受光照强度降低。
7.根据权利要求6所述的支持光照的伪室内渲染方法，其特征在于，所述对在光照范围内的像素进行光照计算得到光照后的颜色CL，利用窗户贴图透明度混合室内模型颜色与外立面模型颜色，得到最终伪室内颜色C包括：
对在光照范围内的像素进行光照计算得到光照后的颜色CL；
CL＝Cn*(I+1)
利用外立面模型中的UV布局数据采样外立面窗户贴图得到颜色CF，利用CF的透明通道A混合室内模型颜色CL得到最终结果；
C＝CF*A+CL*(1-A)。
8.一种支持光照的伪室内渲染装置，其特征在于，所述装置包括：
数据导入模块，用于导入外立面模型、室内等距柱状投影图与外立面窗户贴图；
数据切换模块，用于在着色器中将相机方向DC、场景平行光方向DL从世界坐标系转换到切线坐标系中；
颜色计算模块，用于在所述切线坐标系中基于所述外立面模型对室内模型利用ray-plane算法进行UV重建，计算当前像素对应虚拟室内模型在切线坐标系下的位置Po，并将位置Po转换到球面坐标系中得到位置Ps，利用所述球面坐标Ps采样所述室内等距柱状投影图得到未受光照的室内颜色Cn；
光照判断模块，用于基于光源位置PL、所述位置Po采样所述外立面窗户贴图，判断所述位置Po是否在光照范围内，并得到光照强度系数I；
颜色混合模块，用于基于所述未受光照的室内颜色Cn与光照强度系数I，对在光照范围内的像素进行光照计算得到光照后的颜色CL，利用窗户贴图透明度混合室内模型颜色与外立面模型颜色，得到最终伪室内颜色C。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的支持光照的伪室内渲染方法的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的支持光照的伪室内渲染方法的步骤。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202210611004.8A CN114820904A (zh) | 2022-05-31 | 2022-05-31 | 支持光照的伪室内渲染方法、装置、介质和设备 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202210611004.8A CN114820904A (zh) | 2022-05-31 | 2022-05-31 | 支持光照的伪室内渲染方法、装置、介质和设备 |
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| CN114820904A true CN114820904A (zh) | 2022-07-29 |
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| CN (1) | CN114820904A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116347003A (zh) * | 2023-05-30 | 2023-06-27 | 湖南快乐阳光互动娱乐传媒有限公司 | 一种虚拟灯光实时渲染方法及装置 |
-
2022
- 2022-05-31 CN CN202210611004.8A patent/CN114820904A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116347003A (zh) * | 2023-05-30 | 2023-06-27 | 湖南快乐阳光互动娱乐传媒有限公司 | 一种虚拟灯光实时渲染方法及装置 |
| CN116347003B (zh) * | 2023-05-30 | 2023-08-11 | 湖南快乐阳光互动娱乐传媒有限公司 | 一种虚拟灯光实时渲染方法及装置 |
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