CN115035231A - 阴影烘焙方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种阴影烘焙方法、装置、电子设备和存储介质；本发明实施例可以获取场景中目标模型的低精阴影贴图；确定所述低精阴影贴图中的低精边界；对所述低精边界进行上采样处理，得到上采样低精边界，所述上采样低精边界由上采样低精边界像素构成；选取所述上采样低精边界像素作为上采样高精边界像素；基于上采样高精边界生成所述目标模型的高精阴影贴图，从而实现阴影烘焙，所述上采样高精边界由所述上采样高精边界像素构成。在本发明实施例中，无需对整个低精度阴影贴图进行一系列的处理，仅对其中的低精度边界进行处理，就能烘焙出高精度的阴影贴图。由此，本方案可以提升烘焙效率。

Description

阴影烘焙方法、装置、电子设备和存储介质

技术领域

本发明涉及计算机领域，具体涉及一种阴影烘焙方法、装置、电子设备和存储介质。

背景技术

阴影贴图(Shadow Mapping)是在三维计算机图形中加入阴影的过程，阴影贴图可以在不减少帧率的情况下使画面达到真实光照和阴影的效果。

由于阴影贴图的分辨率越高、阴影效果越精细，其计算耗时越长，因此，目前高精度的阴影贴图的烘焙效率低下。

发明内容

本发明实施例提供一种阴影烘焙方法、装置、电子设备和存储介质，可以提升烘焙效率。

本发明实施例提供一种阴影烘焙方法，包括：

获取场景中目标模型的低精阴影贴图；

确定所述低精阴影贴图中的低精边界；

对所述低精边界进行上采样处理，得到上采样低精边界，所述上采样低精边界由上采样低精边界像素构成；

选取所述上采样低精边界像素作为上采样高精边界像素；

基于上采样高精边界生成所述目标模型的高精阴影贴图，从而实现阴影烘焙，上采样高精边界由所述上采样高精边界像素构成。

本发明实施例还提供一种阴影烘焙装置，包括：

获取单元，用于获取场景中目标模型的低精阴影贴图；

确定单元，用于确定所述低精阴影贴图中的低精边界；

上采样单元，用于对所述低精边界进行上采样处理，得到上采样低精边界，所述上采样低精边界由上采样低精边界像素构成；

选取单元，用于选取所述上采样低精边界像素作为上采样高精边界像素；

生成单元，用于基于上采样高精边界生成所述目标模型的高精阴影贴图，从而实现阴影烘焙，上采样高精边界由所述上采样高精边界像素构成。

在一些实施例中，所述场景中还包括光源，所述选取单元，包括：

光追子单元，用于在所述场景中对所述上采样低精边界像素进行光线追踪处理，得到所述光源和所述上采样低精边界像素之间的连接状态；

低精子单元，用于基于所述光源和所述上采样低精边界像素之间的连接状态，生成上采样低精阴影贴图，并确定所述上采样低精阴影贴图的上采样低精边界，所述上采样低精边界由上采样高精边界像素构成。

在一些实施例中，所述连接状态包括通达状态和遮挡状态，所述光追子单元，用于：

当所述上采样低精边界像素和所述光源之间连通时，将所述光源和所述上采样低精边界像素之间的连接状态确定为通达状态；

当所述上采样低精边界像素和所述光源之间不连通时，将所述光源和所述上采样低精边界像素之间的连接状态确定为遮挡状态。

在一些实施例中，上采样低精阴影贴图由上采样高精阴影像素构成，所述低精子单元，用于：

当所述光源和所述上采样低精边界像素之间的连接状态为遮挡状态时，将所述上采样低精边界像素确定为上采样高精阴影像素；

将所述上采样高精阴影像素的边界像素确定为上采样高精边界像素。

在一些实施例中，所述场景中还包括光源，所述获取单元，包括：

获取子单元，用于获取场景中的目标模型，所述目标模型由目标像素构成；

第二光追子单元，用于在所述场景中对所述目标像素进行光线追踪处理，得到所述光源和所述目标像素之间的连接状态；

第二低精子单元，用于基于所述光源和所述目标像素之间的连接状态，获取所述目标模型的低精阴影贴图。

在一些实施例中，所述连接状态包括通达状态和遮挡状态，所述第二光追子单元，用于：

当所述目标像素和所述光源之间连通时，将所述光源和所述目标像素之间的连接状态确定为通达状态；

当所述目标像素和所述光源之间不连通时，将所述光源和所述目标像素之间的连接状态确定为遮挡状态。

在一些实施例中，所述低精阴影贴图由低精阴影像素构成，所述第二低精子单元，用于：

当所述光源和所述目标像素之间的连接状态为通达状态时，将所述目标像素确定为低精阴影像素。

在一些实施例中，所述低精边界由低精边界像素构成，所述确定单元，用于：

将所述低精阴影贴图的边界像素确定为低精边界像素。

在一些实施例中，上采样高精边界由上采样高精边界像素构成，所述生成单元，包括：

距离子单元，用于确定所述上采样高精边界像素和所述低精阴影像素之间的距离；

距离场子单元，用于基于所述距离进行距离场阴影贴图生成处理，得到所述目标模型的高精阴影贴图。

在一些实施例中，所述距离场子单元，用于：

在所述低精阴影像素和所有所述上采样高精边界像素之间的距离中，确定最短的距离；

将所述最短的距离作为所述低精阴影像素的阴影因数；

确定所述目标模型的高精阴影贴图，所述目标模型的高精阴影贴图由具有所述阴影因数的所述低精阴影像素构成。

在一些实施例中，所述距离子单元，用于：

显示扩散半径控制控件，所述扩散半径控制控件用于控制阴影的扩散半径；

响应于对所述扩散半径控制控件的操作，确定阴影扩散区域；

计算所述上采样高精边界像素和位于所述阴影扩散区域中所述低精阴影像素之间的距离，确定为所述上采样高精边界像素和所述低精阴影像素之间的距离。

在一些实施例中，所述上采样单元，用于：

显示精度控制控件，所述精度控制控件用于控制上采样的精度；

响应于对所述精度控制控件的操作，确定上采样系数；

基于所述上采样系数，对所述低精边界进行插值处理，得到上采样低精边界。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器存储有多条指令；所述处理器从所述存储器中加载指令，以执行本发明实施例所提供的任一种阴影烘焙方法中的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行本发明实施例所提供的任一种阴影烘焙方法中的步骤。

本发明实施例可以获取场景中目标模型的低精阴影贴图；确定所述低精阴影贴图中的低精边界；对所述低精边界进行上采样处理，得到上采样低精边界，所述上采样低精边界由上采样低精边界像素构成；在所述上采样低精边界像素中选取上采样高精边界像素；基于上采样高精边界生成所述目标模型的高精阴影贴图，从而实现阴影烘焙，上采样高精边界由所述上采样高精边界像素构成。

在本发明中，可以仅对低精阴影贴图中的低精边界进行上采样，并基于上采样的低精边界确定上采样的高精边界，从而使用该上采样的高精边界生成高精阴影贴图，无需对整个低精阴影贴图进行上述一系列的处理，就能生成高质量的高精阴影贴图，由此，提升了阴影烘焙效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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1a是本发明实施例提供的阴影烘焙方法的场景示意图；

图1b是本发明实施例提供的阴影烘焙方法的流程示意图；

图1c是本发明实施例提供的阴影烘焙方法的低精阴影贴图示意图；

图1d是本发明实施例提供的阴影烘焙方法的高精阴影贴图示意图；

图1e是本发明实施例提供的阴影烘焙方法的连接状态示意图；

图1f是本发明实施例提供的阴影烘焙方法的阴影与阴影边界示意图；

图1g是本发明实施例提供的阴影烘焙方法的距离计算示意图；

图1h是本发明实施例提供的阴影烘焙方法的效果示意图；

图2a是本发明实施例提供的距离场阴影烘焙方法的示意图；

图2b是本发明实施例提供的距离场阴影烘焙方法的边界像素缓冲示意图；

图3是本发明实施例提供的阴影烘焙装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。

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。

本发明实施例提供一种阴影烘焙方法、装置、电子设备和存储介质。

其中，该阴影烘焙装置具体可以集成在电子设备中，该电子设备可以为终端、服务器等设备。其中，终端可以为手机、平板电脑、智能蓝牙设备、笔记本电脑、或者个人电脑(Personal Computer，PC)等设备；服务器可以是单一服务器，也可以是由多个服务器组成的服务器集群。

在一些实施例中，该阴影烘焙装置还可以集成在多个电子设备中，比如，阴影烘焙装置可以集成在多个服务器中，由多个服务器来实现本发明的阴影烘焙方法。

在一些实施例中，服务器也可以以终端的形式来实现。

例如，参考图1a，该电子设备可以获取场景中目标模型的低精阴影贴图；确定低精阴影贴图中的低精边界；对低精边界进行上采样处理，得到上采样低精边界，上采样低精边界由上采样低精边界像素构成；选取上采样低精边界像素作为上采样高精边界像素；基于上采样高精边界生成目标模型的高精阴影贴图，从而实现阴影烘焙，上采样高精边界由所述上采样高精边界像素构成。

以下分别进行详细说明。需说明的是，以下实施例的序号不作为对实施例优选顺序的限定。

在本实施例中，提供了一种阴影烘焙方法，可应用于电子游戏、动画制作、实验仿真等场景，如图1b所示，该阴影烘焙方法的具体流程可以如下：

101、获取场景中目标模型的低精阴影贴图。

场景指虚拟场景，该虚拟场景是计算机通过数字通讯技术勾勒出的数字化场景，可以由虚拟的角色、物件、自然地形、建筑等构成，如电子游戏中的虚拟场景。

该虚拟场景可以是三维场景，在三维场景中，可以存在一个或多个光源、一个或多个三维模型等，当光源照射物件模型时，可以在场景的地面或物件模型的表面等显示阴影贴图，以提高场景画面的真实感。

该目标模型为三维场景中的三维模型，该三维模型可以是物件模型、人物模型、特效模型等等。例如，该目标模型可以是游戏角色模型、沙发模型、体积云特效模型、烟花特效模型，等等。

其中，低精阴影贴图是阴影贴图，该低精阴影贴图由于未经进一步的处理，贴图质量较低，往往具有较多的锯齿，例如参考图1c中的低精阴影贴图，该低精阴影贴图中树叶投影在地面上的阴影模糊不清，边缘呈锯齿状，不够流畅，在视觉上不够真实。

相对的是本方案最终得到的高精阴影贴图，该高精阴影贴图也是阴影贴图，该高精阴影贴图经过步骤102～105的一系列处理后，有效地消除了锯齿，贴图质量相对于低精阴影贴图有较大提升，例如参考图1d中的高精阴影贴图，该高精阴影贴图中树叶投影在地面上的阴影的边缘更加清晰流畅，在视觉上更加真实。

故该低精度阴影贴图为贴图质量低于高精度阴影贴图为贴图质量。

获取场景中目标模型的低精阴影贴图的方法具有多种，例如，可以通过网络与贴图数据库通信，从而获取场景中目标模型的低精阴影贴图；再例如，可以直接烘焙该场景中的目标模型，从而获取场景中目标模型的低精阴影贴图，等等。

比如，在一些实施例中，场景中可以包括光源，光源是指虚拟光源，该光源可以渲染光照效果到场景中的虚拟物体上，从而模拟真实世界中的光照效果，步骤101可以包括如下步骤：

(1)获取场景中的目标模型，目标模型由目标像素构成；

(2)在场景中对目标像素进行光线追踪处理，得到光源和目标像素之间的连接状态；

(3)基于光源和目标像素之间的连接状态，获取目标模型的低精阴影贴图。

其中，可以获取场景中的目标模型的模型数据，通过光栅化(Rasterization)将该目标模型的模型数据转化为构成该目标模型的目标像素。

其中，模型数据可以包括游戏模型的坐标、颜色、顶点(Vertexs)、图元(Primitives)、片元(Fragments)、纹理(Texture)等信息。

光栅化是指将二维图像转换为多个栅格，每个栅格都对应一个可显示的像素(Pixels)，从而得到目标模型的目标像素。

像素即图像元素是显示在画面中的最小单位，目标像素是构成目标模型的像素。

其中，顶点是多个线、曲线或边缘相遇形成一个角度的点，图元是由多个顶点组合而成的点、线段或多边形，片元是由图元光栅化(Rasterization)后得到的多个栅格(Grid)组成的图像。

在本实施例中，可以利用图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)的光线追踪(Ray Tracing)技术，来判断光源和每个目标像素之间的连接状态。

光线追踪可模拟真实物理世界中光线的路线，比如，一条光线从光源处出发，途中条光线可能会击中某个物体，然后发生折射或反射，并且会损失一部分光能。

在本实施例中，以目标像素为起点，向光源发送射线来实现光线追踪，进而判断目标像素与光源之间的沿特定轨迹在视觉上的连接状态，例如，若目标像素与光源之间存在障碍物，则目标像素与光源之间是不可见的、不通达的，即该光源不会照射到该目标像素，因此，该目标像素不会产生阴影贴图；若目标像素与光源之间不存在障碍物，则目标像素与光源之间是可见的、通达的，即该光源能够照射到该目标像素，因此，该目标像素能够产生阴影贴图。故基于光源和目标像素之间的连接状态，即可确定该目标模型中每个目标像素是否可以生成其对应的阴影贴图，最终得到整个目标模型的低精度阴影贴图，该低精度阴影贴图中的每一个像素，都与构成目标模型的一个目标像素对应。

连接状态表征了沿特定轨迹是否可由某一点到达另一点。其中，连接状态可包括通达状态和遮挡状态，通达状态是指沿特定轨迹可由某一点到达另一点；遮挡状态是指沿特定轨迹不可由某一点到达另一点。

因此，在一些实施例中，连接状态步骤(2)“在场景中对目标像素进行光线追踪处理，得到光源和目标像素之间的连接状态”可以包括如下步骤：

当目标像素和光源之间连通时，将光源和目标像素之间的连接状态确定为通达状态；

否则，将光源和目标像素之间的连接状态确定为遮挡状态。

比如，参考图1e，以目标像素为起点，向光源发送一条虚拟的射线，若如图1e的上半部分所示，该射线不被障碍物(如其他的像素)遮挡，即沿该射线可由目标像素到达光源，则目标像素和光源之间连通，将光源和目标像素之间的连接状态确定为通达状态。否则，若如图1e的下半部分所示，该射线被障碍物(如其他的像素)遮挡，即沿该射线只能由目标像素到达障碍物，无法到达光源，则将光源和目标像素之间的连接状态确定为遮挡状态。

由于每个通达的目标像素都可以生成其对应的低精阴影像素，所有目标像素的低精阴影像素构成了低精阴影贴图，因此，在一些实施例中，低精阴影贴图由低精阴影像素构成，步骤(3)“基于光源和目标像素之间的连接状态，获取目标模型的低精阴影贴图，并确定低精阴影贴图的低精边界”可以包括如下步骤：

当光源和目标像素之间的连接状态为通达状态时，将目标像素确定为低精阴影像素。

102、确定低精阴影贴图中的低精边界。

其中，低精边界是指位于低精阴影贴图中阴影贴图区域与光照区域之间的边界。例如，参考图1f，图1f所示的是低精阴影贴图(00)和该低精阴影贴图(00)的低精边界图(10)；低精阴影贴图(00)中的白色部分为阴影贴图区域000，黑色部分为光照区域001；基于图1f所示的低精阴影贴图(00)可以得到低精边界100，该低精边界图(10)中的白色部分为低精边界100。

低精阴影贴图中的边界像素可以构成低精边界，边界像素是指位于图像或像素集合所形成的图像中最边缘的像素。

低精边界由低精边界像素构成。

103、对低精边界进行上采样处理，得到上采样低精边界，上采样低精边界由上采样低精边界像素构成。

其中，上采样(Upsampling)是指通过一系列处理方法来放大图像，使得图像的分辨率得到提高。

在本实施例中，可以对步骤102得到的低精边界上采样为高分辨率的低精边界，该低精边界由低精边界像素构成，以便在步骤104中对高分辨率的低精边界中每个像素进行细分，从而得到高质量的上采样高精边界。

在本实施例中，可以采样多种方法进行上采样，比如，可以通过对图像进行内插值方法来实现上采样，即，在原有图像像素的基础上在像素点之间采用合适的插值算法插入新的像素。

在一些实施例中，为了便于用户控制上采样的程度，提高用户体验，步骤103可以包括如下步骤：

显示精度控制控件，该精度控制控件用于控制上采样的精度；

响应于对精度控制控件的操作，确定上采样系数；

基于上采样系数，对低精边界进行插值处理，得到上采样低精边界。

其中，精度控制控件可以以旋钮、滚动条、输入框等形式表现。

其中，上采样系数可以是插值倍数、分辨率倍数等；例如，上采样系数是插值倍数时，若用户设置插值倍数为2，则会对原图像的两两像素之间插入2个像素；例如，上采样系数是分辨率倍数时，若用户设置插值倍数为1.5，则对100*100分辨率的原图像进行插值后，最终得到150*150分辨率的图像。

104、选取上采样低精边界像素作为上采样高精边界像素。

由于插值后的低精边界(即上采样低精边界)仅仅是在分辨率上实现了提高，但其质量并未提高，因此，在本实施例中可以通过如步骤101中介绍的光线追踪方法再次对每个上采样低精边界像素的连接状态进行判断，从而从中筛选出高质量的上采样高精边界像素。

比如，在一些实施例中，场景中还可以包括光源，步骤104可以包括如下步骤：

(1)在场景中对上采样低精边界像素进行光线追踪处理，得到光源和上采样低精边界像素之间的连接状态；

(2)基于光源和上采样低精边界像素之间的连接状态，生成上采样低精阴影贴图，并确定上采样低精阴影贴图的上采样低精边界，上采样低精边界由上采样高精边界像素构成。

在一些实施例中，连接状态可以包括通达状态和遮挡状态，步骤(1)“在场景中对上采样低精边界像素进行光线追踪处理，得到光源和上采样低精边界像素之间的连接状态”可以包括如下步骤：

当上采样低精边界像素和光源之间连通时，将光源和上采样低精边界像素之间的连接状态确定为通达状态；

否则，将光源和上采样低精边界像素之间的连接状态确定为遮挡状态。

因此，通过光源和上采样低精边界像素之间的连接状态，即可在上采样低精边界像素中筛选出上采样高精边界像素。

比如，在一些实施例中，若光源和上采样低精边界像素之间的连接状态为通达状态，则确定该上采样低精边界像素是上采样高精边界像素；若光源和上采样低精边界像素之间的连接状态为遮挡状态，则确定该上采样低精边界像素不是上采样高精边界像素。

通过多次筛选，直至筛选出所有的上采样高精阴影像素之后，这些上采样高精阴影像素所形成的图像即为上采样低精阴影贴图。

因此，在一些实施例中，上采样低精阴影贴图由上采样高精阴影像素构成，步骤(2)“基于光源和上采样低精边界像素之间的连接状态，生成上采样低精阴影贴图，并确定上采样低精阴影贴图的上采样低精边界，上采样低精边界由上采样高精边界像素构成”可以包括如下步骤：

当光源和上采样低精边界像素之间的连接状态为遮挡状态时，确定上采样低精边界像素为上采样高精阴影像素；

将上采样高精阴影像素的边界像素确定为上采样高精边界像素。

边界像素是指位于图像或像素集合所形成的图像中最边缘的像素。

上述光线追踪和边界确定的具体步骤可参考步骤101中的记载，在此不做赘述。

105、基于上采样高精边界生成目标模型的高精阴影贴图，从而实现阴影烘焙，该上采样高精边界由所述上采样高精边界像素构成。

最终，可以根据步骤104中得到的上采样高精边界来生成高精阴影贴图。

基于上采样高精边界生成高精阴影贴图的方式具有多种，例如，可以直接将上采样高精边界内的像素颜色统一设为灰色，将上采样高精边界外的像素颜色统一设为白色。

再例如，可以通过距离场阴影贴图的方式基于上采样高精边界生成高精阴影贴图。

其中，距离场是指有符号距离场(Signed Distance Field，SDF)，SDF值可用于描述某一点与某一空间之间的距离；若SDF值为负数，则表示该点位于空间内部，数值越大越接近空间表面；若SDF值为0，则表示该点位于空间表面；若SDF值为正数，则表示该点位于空间外部，数值越小越接近空间表面。

在一些实施例中，上采样高精边界由上采样高精边界像素构成，通过距离场阴影贴图方法可实现步骤105，比如：

(1)确定上采样高精边界像素和低精阴影像素之间的距离；

(2)基于距离进行距离场阴影贴图生成处理，得到目标模型的高精阴影贴图。

在一些实施例中，步骤(2)“基于距离进行距离场阴影贴图生成处理，得到目标模型的高精阴影贴图”可以包括如下步骤：

在低精阴影像素和所有上采样高精边界像素之间的距离中，确定最短的距离；

将该最短的距离作为y低精阴影像素的阴影因数；

确定目标模型的高精阴影贴图，目标模型的高精阴影贴图由具有阴影因数的低精阴影像素构成。

其中，阴影因数可表征阴影贴图中每个像素的阴影效果，比如，1代表没有阴影，0代表最大化的阴影效果，位于0～1之间则代表该像素具有一定的阴影效果。

比如，参考图1g，低精阴影像素A～L中，低精阴影像素F含有5个上采样高精边界像素，分别为f2、f5、f10、f15、f16，则可以确定上采样高精边界像素f2和低精阴影像素C之间的距离D_C-f2、上采样高精边界像素f5和低精阴影像素C之间的距离D_C-f5、上采样高精边界像素f10和低精阴影像素C之间的距离D_C-f10、上采样高精边界像素f15和低精阴影像素C之间的距离D_C-f15、上采样高精边界像素f16和低精阴影像素C之间的距离D_C-f16，等等。

然后，将低精阴影像素F的5个上采样高精边界像素中，与低精阴影像素C之间最短的距离作为该低精阴影像素C的SDF值。例如，若D_C-f2最小，则记低精阴影像素C的SDF值为D_C-f2。

最终，根据上述方式可得到每个低精阴影像素的SDF值，根据该SDF值即可确定低精阴影像素的阴影因数，然后确定目标模型的高精阴影贴图。

例如，SDF值大于或等于0时，确定低精阴影像素的阴影因数为0，SDF值小于0时，确定低精阴影像素的阴影因数为该SDF值的负倒数，然后，将该低精阴影像素的灰度值设为该阴影因数，等等，从而使得高精阴影贴图的边缘出现真实世界中虚化的效果。

在一些实施例中，为了便于用户控制SDF的扩散半径，从而自由控制距离场阴影贴图的表现效果，提高用户体验。其中，扩散半径是指渐变阴影的半径，如图2a的(7)所示，渐变阴影是指真实的阴影边界出现的由深到浅的阴影渐渐变为无阴影的视觉效果。

因此，步骤(1)“确定上采样高精边界像素和低精阴影像素之间的距离”可以包括如下步骤：

显示扩散半径控制控件，该扩散半径控制控件用于控制阴影的扩散半径；

响应于对扩散半径控制控件的操作，确定阴影扩散区域；

计算上采样高精边界像素和位于阴影扩散区域中低精阴影像素之间的距离，确定为所述上采样高精边界像素和所述低精阴影像素之间的距离。

例如，参考图1h，图1h的左图为阴影扩散区域较小时最终得到高精阴影贴图的效果，图1h的右图为阴影扩散区域较大时最终得到高精阴影贴图的效果。

由上可知，本发明实施例可以获取场景中目标模型的低精阴影贴图；确定低精阴影贴图中的低精边界；对低精边界进行上采样处理，得到上采样低精边界，上采样低精边界由上采样低精边界像素构成；选取上采样低精边界像素作为上采样高精边界像素；基于上采样高精边界生成目标模型的高精阴影贴图，从而实现阴影烘焙，该上采样高精边界由所述上采样高精边界像素构成。

由此，本方案无需对整个低精阴影贴图进行处理，仅对低精边界进行处理，就可以得到更高分辨率、质量更好的上采样高精边界，从而采用该上采样高精边界生成高质量的高精阴影贴图。因此本方案提升了高精度阴影贴图的烘焙效率。

根据上述实施例所描述的方法，以下将作进一步详细说明。

在本实施例中，将以游戏烘焙为例，对本发明实施例的方法进行详细说明。

本方案不再对整张低精阴影贴图进行处理，而是仅对其中的低精边界像素进行上采样，进而确定其中连通的上采样高精边界像素，最后通过计算每个上采样高精边界像素到邻近的低精阴影像素的距离，从而得到距离场阴影贴图。

如图2a所示，一种阴影烘焙方法具体流程如下：

(1)获取场景中目标模型的低精阴影贴图中的低精边界。

比如，直接对目标模型光栅化，得到该目标模型中每个目标像素的位置、法线向量、颜色等信息。

利用光线追踪方法，以目标像素为起点向光源发射射线，从而进行判断光源与目标像素之间的连接状态。

根据该连接状态，获取目标模型的低精边界像素，从而得到目标模型的低精边界。

(2)确定低精边界中的低精边界像素i。

(3)对低精边界像素i进行上采样处理，得到该低精边界像素i对应的M个上采样低精边界像素。

在一些实施例中，需要用户设置是否开启距离场阴影贴图烘焙。

在一些实施例中，在上采样处理之前，需要用户指定最大上采样系数(MaxUpsampling Factor)，最大上采样系数越大，最终生成的距离场阴影贴图效果越好。

比如，最大上采样系数可设为6，则低精边界像素i被细分为6*6个高分辨率的上采样低精边界像素。

在一些实施例中，在上采样处理之前，也可以需要用户指定距离场阴影贴图分辨率，距离场阴影贴图分辨率越大效果越好。

(4)依次对该M个上采样低精边界像素进行光线追踪处理，得到所述光源和所述上采样低精边界像素之间的连接状态。

其中，M为正整数。

在一些实施例中，可以将所有上采样低精边界像素放到一个边界像素缓冲(边界像素Buffer)中，在边界像素Buffer上再次利用光线追踪方法，以某一上采样低精边界像素为起点向光源发射射线，从而进行判断光源与该上采样低精边界像素之间的连接状态。

例如，参考图2b，若最大上采样系数为6，低精边界像素的数量为N，则对应的边界像素Buffer的尺寸为6*6*N。

(5)基于所述光源和所述上采样低精边界像素之间的连接状态，在该M个上采样低精边界像素中确定该低精边界像素i中的上采样高精边界像素。

根据该连接状态，判断该上采样低精边界像素是否为上采样高精边界像素，从而得到上采样高精边界

(6)返回并执行步骤2，直至确定了所有低精边界像素中的上采样高精边界像素，从而得到上采样高精边界。

(7)基于上采样高精边界进行距离场阴影贴图生成，得到目标模型的高精阴影贴图，从而实现阴影烘焙，该上采样高精边界由所述上采样高精边界像素构成。

经试验，本方案针对不同场景下的距离场阴影贴图烘焙性能提升约5～10倍，因此，本方案可以提升烘焙效率。

为了更好地实施以上方法，本发明实施例还提供一种阴影烘焙装置，该阴影烘焙装置具体可以集成在电子设备中，该电子设备可以为终端、服务器等设备。其中，终端可以为手机、平板电脑、智能蓝牙设备、笔记本电脑、个人电脑等设备；服务器可以是单一服务器，也可以是由多个服务器组成的服务器集群。

比如，在本实施例中，将以阴影烘焙装置具体集成在个人电脑中为例，对本发明实施例的方法进行详细说明。

例如，如图3所示，该阴影烘焙装置可以包括获取单元301、确定单元302、上采样单元303、选取单元304以及生成单元305，如下：

(一)获取单元301。

获取单元301可以用于获取场景中目标模型的低精阴影贴图。

在一些实施例中，场景中还可以包括光源，获取单元301，可以包括获取子单元、第二光追子单元和第二低精子单元，其中：

(1)获取子单元可以用于获取场景中的目标模型，目标模型由目标像素构成。

(2)第二光追子单元可以用于在场景中对目标像素进行光线追踪处理，得到光源和目标像素之间的连接状态。

在一些实施例中，连接状态可以包括通达状态和遮挡状态，第二光追子单元，可以用于：

当目标像素和光源之间连通时，将光源和目标像素之间的连接状态确定为通达状态；

否则，将光源和目标像素之间的连接状态确定为遮挡状态。

(3)第二低精子单元可以用于基于光源和目标像素之间的连接状态，获取目标模型的低精阴影贴图。

在一些实施例中，低精阴影贴图由低精阴影像素构成，第二低精子单元，可以用于：

当光源和目标像素之间的连接状态为通达状态时，将目标像素确定为低精阴影像素。

(二)确定单元302。

确定单元302可以用于确定低精阴影贴图中的低精边界。

在一些实施例中，低精边界由低精边界像素构成，确定单元302，可以用于：

将所述低精阴影贴图的边界像素确定为低精边界像素。

(三)上采样单元303。

上采样单元303可以用于对低精边界进行上采样处理，得到上采样低精边界，上采样低精边界由上采样低精边界像素构成。

在一些实施例中，上采样单元303可以用于：

显示精度控制控件，该精度控制控件用于控制上采样的精度；

响应于对精度控制控件的操作，确定上采样系数；

基于上采样系数，对低精边界进行插值处理，得到上采样低精边界。

(四)选取单元304。

选取单元304可以用于选取上采样低精边界像素作为上采样高精边界像素。

在一些实施例中，场景中还可以包括光源，选取单元304，可以包括光追子单元和低精子单元，其中：

(1)光追子单元可以用于在场景中对上采样低精边界像素进行光线追踪处理，得到光源和上采样低精边界像素之间的连接状态。

在一些实施例中，连接状态可以包括通达状态和遮挡状态，光追子单元，可以用于：

当上采样低精边界像素和光源之间连通时，将光源和上采样低精边界像素之间的连接状态确定为通达状态；

否则，将光源和上采样低精边界像素之间的连接状态确定为遮挡状态。

(2)低精子单元可以用于基于光源和上采样低精边界像素之间的连接状态，生成上采样低精阴影贴图，并确定上采样低精阴影贴图的上采样低精边界，上采样低精边界由上采样高精边界像素构成。

在一些实施例中，上采样低精阴影贴图由上采样高精阴影像素构成，低精子单元，可以用于：

当光源和上采样低精边界像素之间的连接状态为遮挡状态时，将上采样低精边界像素确定为上采样高精阴影像素；

将所述上采样高精阴影像素的边界像素确定为上采样高精边界像素。

(五)生成单元305。

生成单元305可以用于基于上采样高精边界生成目标模型的高精阴影贴图，从而实现阴影烘焙，该上采样高精边界由所述上采样高精边界像素构成。

在一些实施例中，上采样高精边界由上采样高精边界像素构成，生成单元305，可以包括距离子单元和距离场子单元，其中：

(1)距离子单元，可以用于确定上采样高精边界像素和低精阴影像素之间的距离。

在一些实施例中，距离子单元可以用于：

显示扩散半径控制控件，所述扩散半径控制控件用于控制阴影的扩散半径；

响应于对扩散半径控制控件的操作，确定阴影扩散区域；

计算上采样高精边界像素和位于阴影扩散区域中低精阴影像素之间的距离，确定为所述上采样高精边界像素和所述低精阴影像素之间的距离。

(2)距离场子单元，可以用于基于距离进行距离场阴影贴图生成处理，得到目标模型的高精阴影贴图。

在一些实施例中，距离场子单元可以用于：

在低精阴影像素和所有上采样高精边界像素之间的距离中，确定最短的距离；

将该最短的距离作为低精阴影像素的阴影因数；

确定目标模型的高精阴影贴图，目标模型的高精阴影贴图由具有阴影因数的低精阴影像素构成。

具体实施时，以上各个单元可以作为独立的实体来实现，也可以进行任意组合，作为同一或若干个实体来实现，以上各个单元的具体实施可参见前面的方法实施例，在此不再赘述。

由上可知，本实施例的阴影烘焙装置由获取单元，可以用于获取场景中目标模型的低精阴影贴图；由确定单元，可以用于确定低精阴影贴图中的低精边界；由上采样单元，可以用于对低精边界进行上采样处理，得到上采样低精边界，上采样低精边界由上采样低精边界像素构成；由选取单元，可以用于选取上采样低精边界像素作为上采样高精边界像素；由生成单元，可以用于基于上采样高精边界生成目标模型的高精阴影贴图，从而实现阴影烘焙，该上采样高精边界由所述上采样高精边界像素构成。

由此，本发明实施例可以提升烘焙效率。

本发明实施例还提供一种电子设备，该电子设备可以为终端、服务器等设备。其中，终端可以为手机、平板电脑、智能蓝牙设备、笔记本电脑、个人电脑，等等；服务器可以是单一服务器，也可以是由多个服务器组成的服务器集群，等等。

在一些实施例中，该阴影烘焙装置还可以集成在多个电子设备中，比如，阴影烘焙装置可以集成在多个服务器中，由多个服务器来实现本发明的阴影烘焙方法。

在本实施例中，将以本实施例的电子设备是电子设备为例进行详细描述，比如，如图4所示，其示出了本发明实施例所涉及的电子设备的结构示意图，具体来讲：

该电子设备可以包括一个或者一个以上处理核心的处理器401、一个或一个以上计算机可读存储介质的存储器402、电源403、输入模块404以及通信模块405等部件。本领域技术人员可以理解，图4中示出的电子设备结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：

处理器401是该电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器402内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器402内的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据，从而对电子设备进行整体监控。在一些实施例中，处理器401可包括一个或多个处理核心；在一些实施例中，处理器401可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器401中。

存储器402可用于存储软件程序以及模块，处理器401通过运行存储在存储器402的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器402可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器402可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器402还可以包括存储器控制器，以提供处理器401对存储器402的访问。

电子设备还包括给各个部件供电的电源403，在一些实施例中，电源403可以通过电源管理系统与处理器401逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源403还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。

该电子设备还可包括输入模块404，该输入模块404可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。

该电子设备还可包括通信模块405，在一些实施例中通信模块405可以包括无线模块，电子设备可以通过该通信模块405的无线模块进行短距离无线传输，从而为用户提供了无线的宽带互联网访问。比如，该通信模块405可以用于帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等。

尽管未示出，电子设备还可以包括显示单元等，在此不再赘述。具体在本实施例中，电子设备中的处理器401会按照如下的指令，将一个或一个以上的应用程序的进程对应的可执行文件加载到存储器402中，并由处理器401来运行存储在存储器402中的应用程序，从而实现各种功能，如下：

获取场景中目标模型的低精阴影贴图；

确定低精阴影贴图中的低精边界；

对低精边界进行上采样处理，得到上采样低精边界，上采样低精边界由上采样低精边界像素构成；

选取上采样低精边界像素作为上采样高精边界像素；

基于上采样高精边界生成目标模型的高精阴影贴图，从而实现阴影烘焙，该上采样高精边界由所述上采样高精边界像素构成。

以上各个操作的具体实施可参见前面的实施例，在此不再赘述。

由上可知，本方案可提升烘焙效率。

本领域普通技术人员可以理解，上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤可以通过指令来完成，或通过指令控制相关的硬件来完成，该指令可以存储于一计算机可读存储介质中，并由处理器进行加载和执行。

为此，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，该指令能够被处理器进行加载，以执行本发明实施例所提供的任一种阴影烘焙方法中的步骤。例如，该指令可以执行如下步骤：

获取场景中目标模型的低精阴影贴图；

确定低精阴影贴图中的低精边界；

对低精边界进行上采样处理，得到上采样低精边界，上采样低精边界由上采样低精边界像素构成；

选取上采样低精边界像素作为上采样高精边界像素；

基于上采样高精边界生成目标模型的高精阴影贴图，从而实现阴影烘焙，该上采样高精边界由所述上采样高精边界像素构成。

其中，该存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。

根据本申请的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述实施例中提供的阴影贴图烘焙方面或者游戏渲染方面的各种可选实现方式中提供的方法。

由于该存储介质中所存储的指令，可以执行本发明实施例所提供的任一种阴影烘焙方法中的步骤，因此，可以实现本发明实施例所提供的任一种阴影烘焙方法所能实现的有益效果，详见前面的实施例，在此不再赘述。

以上对本发明实施例所提供的一种阴影烘焙方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (15)

1.一种阴影烘焙方法，其特征在于，包括：

获取场景中目标模型的低精阴影贴图；

确定所述低精阴影贴图中的低精边界；

对所述低精边界进行上采样处理，得到上采样低精边界，所述上采样低精边界由上采样低精边界像素构成；

选取所述上采样低精边界像素作为上采样高精边界像素；

基于上采样高精边界生成所述目标模型的高精阴影贴图，从而实现阴影烘焙，所述上采样高精边界由所述上采样高精边界像素构成。

2.如权利要求1所述的阴影烘焙方法，其特征在于，所述场景中还包括光源，所述选取所述上采样低精边界像素作为上采样高精边界像素，包括：

在所述场景中对所述上采样低精边界像素进行光线追踪处理，得到所述光源和所述上采样低精边界像素之间的连接状态；

基于所述光源和所述上采样低精边界像素之间的连接状态，生成上采样低精阴影贴图，并确定所述上采样低精阴影贴图的上采样低精边界，所述上采样低精边界由上采样高精边界像素构成。

3.如权利要求2所述的阴影烘焙方法，其特征在于，所述连接状态包括通达状态和遮挡状态，所述在所述场景中对所述上采样低精边界像素进行光线追踪处理，得到所述光源和所述上采样低精边界像素之间的连接状态，包括：

当所述上采样低精边界像素和所述光源之间连通时，将所述光源和所述上采样低精边界像素之间的连接状态确定为通达状态；

当所述上采样低精边界像素和所述光源之间不连通时，将所述光源和所述上采样低精边界像素之间的连接状态确定为遮挡状态。

4.如权利要求2所述的阴影烘焙方法，其特征在于，上采样低精阴影贴图由上采样高精阴影像素构成，所述基于所述光源和所述上采样低精边界像素之间的连接状态，生成上采样低精阴影贴图，并确定所述上采样低精阴影贴图的上采样低精边界，包括：

当所述光源和所述上采样低精边界像素之间的连接状态为遮挡状态时，将所述上采样低精边界像素确定为上采样高精阴影像素；

将所述上采样高精阴影像素的边界像素确定为上采样高精边界像素。

5.如权利要求1所述的阴影烘焙方法，其特征在于，所述场景中还包括光源，所述获取场景中目标模型的低精阴影贴图，包括：

获取场景中的目标模型，所述目标模型由目标像素构成；

在所述场景中对所述目标像素进行光线追踪处理，得到所述光源和所述目标像素之间的连接状态；

基于所述光源和所述目标像素之间的连接状态，获取所述目标模型的低精阴影贴图。

6.如权利要求5所述的阴影烘焙方法，其特征在于，所述连接状态包括通达状态和遮挡状态，所述在所述场景中对所述目标像素进行光线追踪处理，得到所述光源和所述目标像素之间的连接状态，包括：

当所述目标像素和所述光源之间连通时，将所述光源和所述目标像素之间的连接状态确定为通达状态；

当所述目标像素和所述光源之间不连通时，将所述光源和所述目标像素之间的连接状态确定为遮挡状态。

7.如权利要求5所述的阴影烘焙方法，其特征在于，所述低精阴影贴图由低精阴影像素构成，所述基于所述光源和所述目标像素之间的连接状态，获取所述目标模型的低精阴影贴图，并确定所述低精阴影贴图的低精边界，包括：

当所述光源和所述目标像素之间的连接状态为通达状态时，将所述目标像素确定为低精阴影像素。

8.如权利要求7所述的阴影烘焙方法，其特征在于，所述低精边界由低精边界像素构成，所述确定所述低精阴影贴图中的低精边界，包括：

将所述低精阴影贴图的边界像素确定为低精边界像素。

9.如权利要求1所述的阴影烘焙方法，其特征在于，所述基于上采样高精边界生成所述目标模型的高精阴影贴图，包括：

确定所述上采样高精边界像素和所述低精阴影像素之间的距离；

基于所述距离进行距离场阴影贴图生成处理，得到所述目标模型的高精阴影贴图。

10.如权利要求9所述的阴影烘焙方法，其特征在于，所述基于所述距离进行距离场阴影贴图生成处理，得到所述目标模型的高精阴影贴图，包括：

在所述低精阴影像素和所有所述上采样高精边界像素之间的距离中，确定最短的距离；

将所述最短的距离作为所述低精阴影像素的阴影因数；

确定所述目标模型的高精阴影贴图，所述目标模型的高精阴影贴图由具有所述阴影因数的所述低精阴影像素构成。

11.如权利要求9所述的阴影烘焙方法，其特征在于，所述确定所述上采样高精边界像素和所述低精阴影像素之间的距离，包括：

显示扩散半径控制控件，所述扩散半径控制控件用于控制阴影的扩散半径；

响应于对所述扩散半径控制控件的操作，确定阴影扩散区域；

计算所述上采样高精边界像素和位于所述阴影扩散区域中所述低精阴影像素之间的距离，确定为所述上采样高精边界像素和所述低精阴影像素之间的距离。

12.如权利要求1所述的阴影烘焙方法，其特征在于，所述对所述低精边界进行上采样处理，得到上采样低精边界，包括：

显示精度控制控件，所述精度控制控件用于控制上采样的精度；

响应于所述精度控制控件的操作，确定上采样系数；

基于所述上采样系数，对所述低精边界进行插值处理，得到上采样低精边界。

13.一种阴影烘焙装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取场景中目标模型的低精阴影贴图；

确定单元，用于确定所述低精阴影贴图中的低精边界；

上采样单元，用于对所述低精边界进行上采样处理，得到上采样低精边界，所述上采样低精边界由上采样低精边界像素构成；

选取单元，用于选取所述上采样低精边界像素作为上采样高精边界像素；

生成单元，用于基于上采样高精边界生成所述目标模型的高精阴影贴图，从而实现阴影烘焙，所述上采样高精边界由所述上采样高精边界像素构成。

14.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有多条指令；所述处理器从所述存储器中加载指令，以执行如权利要求1～12任一项所述的阴影烘焙方法中的步骤。

15.一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存储有多条指令，所述指令适于处理器进行加载，以执行权利要求1～12任一项所述的阴影烘焙方法中的步骤。

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