CN115775294A - 一种场景渲染方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种场景渲染方法及装置，涉及计算机技术领域，包括：获得待渲染场景的天空参数；确定待渲染场景中的光线对应的射线，利用天空参数对射线进行步进计算，得到查找参数，其中，查找参数包括：距离地面的高度、天顶角；从预设的衰减系数表中查找查找参数对应的衰减系数，并从预设的散射系数表中查找查找参数对应的散射系数；根据天空参数、衰减系数、散射系数，计算光线的光线颜色；按照光线颜色对待渲染场景渲染。应用本申请实施例提供的方案可以减小对存储资源的消耗。

Description

一种场景渲染方法及装置

技术领域

本申请涉及计算机技术领域，特别是涉及一种场景渲染方法及装置。

背景技术

在游戏、动画等场景中，通常需要对角色所观察的场景进行渲染。

相关技术中，可以预先设置场景的贴图，当角色观察场景时，可以对上述场景的贴图进行渲染。其中，不同天气、不同时刻下，天空的光线不同，从而导致场景的颜色可能不同，例如，雾霾天气下，场景的颜色较暗。为了模拟不同天气、不同时刻的场景，需要预先设置多种不同类型的场景的贴图，这样当角色观察场景时，可以按照当前的天气、时刻，查找对应的贴图，然后对所查找到的贴图进行渲染。

上述方案中，需要预先设置多种不同的贴图，由于贴图的数据量较大，从而导致对存储资源的消耗较大。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种场景渲染方法及装置，用以减小对存储资源的消耗。

具体技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种场景渲染方法，包括：

获得待渲染场景的天空参数；

确定所述待渲染场景中的光线对应的射线，利用所述天空参数对所述射线进行步进计算，得到查找参数，其中，所述查找参数包括：距离地面的高度、天顶角；

从预设的衰减系数表中查找所述查找参数对应的衰减系数，并从预设的散射系数表中查找所述查找参数对应的散射系数；

根据所述天空参数、衰减系数、散射系数，计算所述光线的光线颜色；

按照所述光线颜色对所述待渲染场景渲染。

本申请的一个实施例中，所述衰减系数表通过以下方式获得：

获得第一预设天空参数；

确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线对应的衰减系数，并确定该预设光线对应的查找参数；

针对每一预设光线，建立该预设光线的衰减系数与查找参数之间的对应关系，得到衰减系数表。

本申请的一个实施例中，所述针对每一预设光线，建立该预设光线的衰减系数与查找参数之间的对应关系，得到衰减系数表，包括：

针对每一预设光线，将该预设光线对应的查找参数转化为像素坐标，确定该像素坐标对应的像素值为该预设光线的衰减系数，得到衰减系数表。

本申请的一个实施例中，所述散射系数表通过以下方式获得：

获得第二预设天空参数；

确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线在多个方向上的散射系数，对多个方向上的散射系数进行累加，得到该预设光线对应的散射系数，并确定该预设光线对应的查找参数；

针对每一预设光线，建立该预设光线的散射系数与查找参数之间的对应关系，得到散射系数表。

本申请的一个实施例中，所述确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线在多个方向上的散射系数，对多个方向上的散射系数进行累加，得到该预设光线对应的散射系数，包括：

确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行计算，得到三维纹理缓存，其中，所述三维纹理缓存中包含该预设光线在多个方向上的散射系数；

沿三维纹理缓存的预设维度，对在所述预设维度上取值相同的各个散射系数进行累加计算，得到包含该预设光线对应的散射系数的二维纹理缓存。

本申请的一个实施例中，所述从预设的衰减系数表中查找所述查找参数对应的衰减系数，包括：

获得所述待渲染场景的气候参数；

从预先获得的多个不同气候对应的衰减系数表中，确定所述气候参数对应的目标衰减系数表；

从所述目标衰减系数表中查找所述查找参数对应的衰减系数。

本申请的一个实施例中，所述按照所述光线颜色对所述待渲染场景渲染，包括：

在所述光线与所述待渲染场景中的场景模型相交的情况下，对所述光线颜色与所述场景模型的颜色进行混合，实现对所述待渲染场景的渲染。

本申请的一个实施例中，所述根据所述天空参数、衰减系数、散射系数，计算所述光线的光线颜色，包括：

根据所述天空参数，计算光线在所述待渲染场景中的参考颜色；

利用所述衰减系数、散射系数，计算所述参考颜色经过传播到达观察者的颜色，作为光线颜色。

本申请的一个实施例中，在所述按照所述光线颜色对所述待渲染场景渲染之后，还包括：

获得渲染后场景的图像；

基于所获得的图像对预设的神经网络模型进行训练，得到用于识别天空场景中目标对象的对象识别模型。

本申请的一个实施例中，所述对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线对应的衰减系数，包括：

按照以下公式对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线对应的衰减系数

其中，所述P表示该预设光线的起点，所述A表示该预设光线的终点，β(λ，h)表示总散射系数，所述λ表示该预设光线的波长，所述h表示该预设光线的起点P的高度，所述H表示海平面高度，所述β(λ)表示该预设光线在地平面处的散射系数。

第二方面，本申请实施例提供了一种场景渲染装置，包括：

参数获得模块，用于获得待渲染场景的天空参数；

射线确定模块，用于确定所述待渲染场景中的光线对应的射线，利用所述天空参数对所述射线进行步进计算，得到查找参数，其中，所述查找参数包括：距离地面的高度、天顶角；

系数查找模块，用于从预设的衰减系数表中查找所述查找参数对应的衰减系数，并从预设的散射系数表中查找所述查找参数对应的散射系数；

颜色计算模块，用于根据所述天空参数、衰减系数、散射系数，计算所述光线的光线颜色；

场景渲染模块，用于按照所述光线颜色对所述待渲染场景渲染。

本申请的一个实施例中，所述装置还包括第一获得模块，用于通过以下方式获得所述衰减系数表：

获得第一预设天空参数；

确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线对应的衰减系数，并确定该预设光线对应的查找参数；

针对每一预设光线，建立该预设光线的衰减系数与查找参数之间的对应关系，得到衰减系数表。

本申请的一个实施例中，所述第一获得模块，具体用于：

针对每一预设光线，将该预设光线对应的查找参数转化为像素坐标，确定该像素坐标对应的像素值为该预设光线的衰减系数，得到衰减系数表。

本申请的一个实施例中，所述装置还包括第二获得模块，用于通过以下方式获得所述散射系数表：

获得第二预设天空参数；

确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线在多个方向上的散射系数，对多个方向上的散射系数进行累加，得到该预设光线对应的散射系数，并确定该预设光线对应的查找参数；

针对每一预设光线，建立该预设光线的散射系数与查找参数之间的对应关系，得到散射系数表。

本申请的一个实施例中，所述第二获得模块，具体用于：

获得第二预设天空参数；

确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行计算，得到三维纹理缓存，其中，所述三维纹理缓存中包含该预设光线在多个方向上的散射系数；

沿三维纹理缓存的预设维度，对在所述预设维度上取值相同的各个散射系数进行累加计算，得到包含该预设光线对应的散射系数的二维纹理缓存，并确定该预设光线对应的查找参数；

针对每一预设光线，建立该预设光线的散射系数与查找参数之间的对应关系，得到散射系数表。

本申请的一个实施例中，所述系数查找模块，具体用于：

获得所述待渲染场景的气候参数；

从预先获得的多个不同气候对应的衰减系数表中，确定所述气候参数对应的目标衰减系数表；

从所述目标衰减系数表中查找所述查找参数对应的衰减系数；

从预设的散射系数表中查找所述查找参数对应的散射系数。

本申请的一个实施例中，所述场景渲染模块，具体用于：

在所述光线与所述待渲染场景中的场景模型相交的情况下，对所述光线颜色与所述场景模型的颜色进行混合，实现对所述待渲染场景的渲染。

本申请的一个实施例中，所述场景渲染模块，具体用于：

根据所述天空参数，计算光线在所述待渲染场景中的参考颜色；

利用所述衰减系数、散射系数，计算所述参考颜色经过传播到达观察者的颜色，作为光线颜色。

本申请的一个实施例中，在所述装置还包括：

图像获得模块，用于获得渲染后场景的图像；

模型训练模块，用于基于所获得的图像对预设的神经网络模型进行训练，得到用于识别天空场景中目标对象的对象识别模型。

本申请的一个实施例中，所述第一获得模块，具体用于：

按照以下公式对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线对应的衰减系数

其中，所述P表示该预设光线的起点，所述A表示该预设光线的终点，β(λ，h)表示总散射系数，所述λ表示该预设光线的波长，所述h表示该预设光线的起点P的高度，所述H表示海平面高度，所述β(λ)表示该预设光线在地平面处的散射系数。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现第一方面任一所述的方法步骤。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一所述的方法步骤。

第五方面，本申请实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面任一所述的方法步骤。

本申请实施例有益效果：

本申请实施例提供的场景渲染方案中，可以获得待渲染场景的天空参数；确定待渲染场景中的光线对应的射线，利用天空参数对射线进行步进计算，得到查找参数，其中，查找参数包括：距离地面的高度、天顶角；从预设的衰减系数表中查找查找参数对应的衰减系数，并从预设的散射系数表中查找查找参数对应的散射系数；根据天空参数、衰减系数、散射系数，计算光线的光线颜色；对光线颜色与待渲染场景进行融合，实现对待渲染场景的渲染。这样可以通过查表的方式确定光线的衰减系数和散射系数，然后按照该衰减系数、散射系数确定角色观察到的光线的颜色，再将该光线颜色与待渲染场景的颜色相融合，无需在获得场景的贴图，避免存储贴图而带来的存储资源的消耗。由此可见，应用本申请实施例提供的场景渲染方案，可以减小对存储资源的消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本申请实施例提供的一种场景渲染方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种衰减系数表建立方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种衰减系数表的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种散射系数表建立方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种散射系数表的示意图；

图6为本申请实施例提供的一种场景渲染装置的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了减小对存储资源的消耗，本申请实施例提供了一种场景渲染方法及装置，下面分别进行详细介绍。

本申请实施例提供了一种场景渲染方法，该方法可以应用于计算机、服务器、手机、平板电脑等电子设备，该方法包括：

获得待渲染场景的天空参数；

确定待渲染场景中的光线对应的射线，利用天空参数对射线进行步进计算，得到查找参数，其中，查找参数包括：距离地面的高度、天顶角；

从预设的衰减系数表中查找查找参数对应的衰减系数，并从预设的散射系数表中查找查找参数对应的散射系数；

根据天空参数、衰减系数、散射系数，计算光线的光线颜色；

对光线颜色与待渲染场景进行融合，实现对待渲染场景的渲染。

这样可以通过查表的方式确定光线的衰减系数和散射系数，然后按照该衰减系数、散射系数确定角色观察到的光线的颜色，再将该光线颜色与待渲染场景的颜色相融合，无需在获得场景的贴图，避免存储贴图而带来的存储资源的消耗。由此可见，应用上述实施例提供的场景渲染方案，可以减小对存储资源的消耗。

下面通过具体实施例对上述场景渲染方法进行详细介绍。

参见图1，图1为本申请实施例提供的一种场景渲染方法的流程示意图，该方法包括如下步骤S101-S105。

S101，获得待渲染场景的天空参数。

其中，上述待渲染场景指的是：户外需要被渲染的场景，例如，可以是山坡、街道、河流等场景。

上述天空参数指的是：待渲染场景中天空关联的参数，例如，可以是太阳的高度、天顶角、大气层高度、地球半径、空气密度等参数。

本申请的一个实施例中，可以获得人工通过外部输入设备输入的天空参数，也可以按照待渲染场景的时间，从预设的参数对应关系中，查找上述时间对应的参数，作为天空参数，其中，上述参数对应关系为：待渲染场景的时间与天空参数的对应关系。

S102，确定待渲染场景中的光线对应的射线，利用天空参数对射线进行步进计算，得到查找参数。

其中，查找参数包括：距离地面的高度、天顶角。

具体的，待渲染场景中往往存在光源，例如，上述光源可以是太阳、月亮、路灯、灯塔等，可以确定上述光源所照射的光线，进而确定上述光线所在的射线，该射线的起点为光源，然后利用上述天空参数对该射线进行步进计算，从而可以该射线中各个步进点距离地面的高度、以及对应的天顶角，得到查找参数。

本申请的一个实施例中，在计算查找参数时，可以利用预设的步进算法进行计算，也可以将上述天空参数输入预先训练完成的参数模型中，利用该参数模型计算射线对应的查找参数。

S103，从预设的衰减系数表中查找查找参数对应的衰减系数，并从预设的散射系数表中查找查找参数对应的散射系数。

具体的，可以预先设定衰减系数表，该衰减系数表可以反映查找参数与衰减系数之间的对应关系，可以从上述衰减系数表中查找该查找系数对应的衰减系数，相应的，也可以预先设定散射系数表，该散射系数表可以反映查找参数与散射系数之间的对应关系，可以从上述散射系数表中查找该查找系数对应的散射系数。

本申请的一个实施例中，不同气候对应不同的衰减系数表，则可以通过以下步骤A-步骤C查找衰减系数。

步骤A：获得待渲染场景的气候参数。

步骤B：从预先获得的多个不同气候对应的衰减系数表中，确定气候参数对应的目标衰减系数表。

具体的，待渲染场景的气候参数的取值不同，表示待渲染场景当前的气候不同，气候参数对应的目标衰减系数表即为与当前的气候相对应的目标衰减系数表。

步骤C：从目标衰减系数表中查找查找参数对应的衰减系数。

上述衰减系数表的建立方式、及散射系数表的建立方式后续进行详细介绍，在此不做赘述。

S104，根据天空参数、衰减系数、散射系数，计算光线的光线颜色。

具体的，在得到衰减系数、散射系数后，可以根据上述天空参数、衰减系数、散射系数，计算角色观察上述光线的颜色，该颜色为光线经过大气层的衰减、散射后，进入角色的眼睛的颜色。

S105，按照光线颜色对待渲染场景渲染。

本申请的一个实施例中，可以通过以下步骤D实现步骤S105。

步骤D：在光线与待渲染场景中的场景模型相交的情况下，对光线颜色与场景模型的颜色进行混合，实现对待渲染场景的渲染。

具体的，混合后的颜色为：待渲染场景在经过光线的照射后、进入角色的眼睛的颜色。

本申请的另一个实施例中，也可以通过以下步骤E-步骤F实现步骤S105。

步骤E：根据天空参数，计算光线在待渲染场景中的参考颜色。

具体的，光线的颜色会受到天空情况的影响，可以根据天空参数，计算光线在天空关联的参数的取值为上述天空参数的情况下，光线的参考颜色。

步骤F：利用衰减系数、散射系数，计算参考颜色经过传播到达观察者的颜色，作为光线颜色。

具体的，光线在传播过程中会产生衰减与散射，导致光线的颜色发生变化，基于衰减系数与散射系数可以计算得到光线经过传播后参考颜色发生变化后到达观察者的颜色。

上述实施例提供的场景渲染方案中，可以获得待渲染场景的天空参数；确定待渲染场景中的光线对应的射线，利用天空参数对射线进行步进计算，得到查找参数，其中，查找参数包括：距离地面的高度、天顶角；从预设的衰减系数表中查找查找参数对应的衰减系数，并从预设的散射系数表中查找查找参数对应的散射系数；根据天空参数、衰减系数、散射系数，计算光线的光线颜色；对光线颜色与待渲染场景进行融合，实现对待渲染场景的渲染。这样可以通过查表的方式确定光线的衰减系数和散射系数，然后按照该衰减系数、散射系数确定角色观察到的光线的颜色，再将该光线颜色与待渲染场景的颜色相融合，无需在获得场景的贴图，避免存储贴图而带来的存储资源的消耗。由此可见，应用上述实施例提供的场景渲染方案，可以减小对存储资源的消耗。

本申请的一个实施例中，在上述步骤S105之后还包括以下步骤G-步骤H。

步骤G：获得渲染后场景的图像。

具体的，可以采用虚拟相机获取渲染后场景的图像。

步骤H：基于所获得的图像对预设的神经网络模型进行训练，得到用于识别天空场景中目标对象的对象识别模型。

本申请的一个实施例中，可以将所获得的渲染后场景的图像作为样本图像对上述对象识别模型进行训练。其中，上述样本图像中可以包含存在目标对象的图像区域，用户可以手动标识出存在目标对象的图像区域，用于与神经网络模型识别得到的图像区域进行对比计算损失，对神经网络模型进行训练。另外，上述样本图像中也可以不包含存在目标对象的图像区域，此类样本图像可以作为神经网络模型训练过程中使用的逆向样本。

由于上述渲染后场景为天空场景，因此所获取的渲染后场景的图像为包含天空的图像，将上述图像作为样本图像对对象识别模型进行训练，可以使得训练得到的对象识别模型能够更准确地对天空场景中目标对象的识别。

通过前述步骤G-步骤H，对场景进行渲染后，可以将渲染后场景的图像用于对神经网络模型进行训练。

另外，本申请实施例提供的场景渲染方法可以应用于构建虚拟的视觉效果，例如，构建电影、游戏的视觉效果。

此外，本申请实施例提供的场景渲染方法还可以用于构建虚拟天空以模拟不同的天气场景，用于进行气象研究。

下面对上述衰减系数表的建立方式进行详细介绍。

参见图2，图2为本申请实施例提供的一种衰减系数表建立方法的流程示意图，该方法包括如下步骤S201-S203。

S201，获得第一预设天空参数。

其中，上述第一预设天空参数可以为人工预先设定的天空参数。

S202，确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线对应的衰减系数，并确定该预设光线对应的查找参数。

其中，上述预设光线为人工预先设定的光线，该光线的光源可以是太阳、路灯等。

具体的，针对上述多个预设光线，通过步进计算，可以计算得到各个光线照射的衰减系数，并确定各个预设光线相对地面的高度、天顶角，得到各个预设光线的查找参数。

本申请的一个实施例中，可以按照以下公式对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线对应的衰减系数

其中，P表示该预设光线的起点，A表示该预设光线的终点，β(λ，h)表示总散射系数，λ表示该预设光线的波长，h表示该预设光线的起点P的高度，H表示海平面高度，β(λ)表示该预设光线在地平面处的散射系数。

S203，针对每一预设光线，建立该预设光线的衰减系数与查找参数之间的对应关系，得到衰减系数表。

具体的，通过建立各个预设光线的衰减系数与查找关系之间的对应关系，从而得到反映衰减系数与查找参数之间的对应关系的衰减系数表。

本申请的一个实施例中，针对每一预设光线，将该预设光线对应的查找参数转化为像素坐标，确定该像素坐标对应的像素值为该预设光线的衰减系数，得到衰减系数表。

下面通过实施例对上述衰减系数表进行介绍。

首先可以确定天空参数，主要的天空参数有太阳的高度、角度、大气层的高度、地球的半径，Rayleigh散射系数、Mie散射系数等等；

并且可以创建一个纹理缓存，缓存大小是256*64；

然后执行光线追踪，发射光线，一共发射256*64条光线，每条光线的计算结果就是衰减系数，储存在上述缓存中；

每一条光线，在GPU中都是一个独立的线程，可以实现并行计算。每条光线的编号对应缓存中的像素点，对此进行归一化，归一化的结果可以简单的看做是纹理缓存的纹理坐标uv；

根据天空参数，将纹理坐标uv转换成高度值h以及天顶角a，依据是将整个大气天空看做一张纹理缓存；

根据上一步的就算结果很容易得到一条射线，该射线的起点是(0.0，h，0.0)，方向是(0.0，a,(1–a*a))；

这个射线在遇到大气外层或者地平面之前，进行步进计算。这个计算过程就是利用上述步进公式进行离散化近似求解，求解的结果就是衰减系数。根据该衰减系数可以建立衰减系数表。参见图3，图3为本申请实施例提供的一种衰减系数表的示意图。

通过本申请实施例提供的方案在虚拟场景中，通过光线追踪渲染的方式可以模拟不同时刻、不同天气(如晴天、雾天、霾天)的天空渲染，从而可以提高虚拟场景渲染的真实度。

下面对上述散射系数表的建立方式进行详细介绍。

参见图4，图4为本申请实施例提供的一种散射系数表建立方法的流程示意图，该方法包括如下步骤S401-S403。

S401，获得第二预设天空参数。

S402，确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线在多个方向上的散射系数，对多个方向上的散射系数进行累加，得到该预设光线对应的散射系数，并确定该预设光线对应的查找参数。

本申请的一个实施例中，可以通过以下步骤I-步骤J计算得到该预设光线对应的散射系数。

步骤I：确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行计算，得到三维纹理缓存。

其中，上述三维纹理缓存中包含该预设光线在多个方向上的散射系数。

步骤J：沿三维纹理缓存的预设维度，对在上述预设维度上取值相同的各个散射系数进行累加计算，得到包含该预设光线对应的散射系数的二维纹理缓存。

S403，针对每一预设光线，建立该预设光线的散射系数与查找参数之间的对应关系，得到散射系数表。

下面通过实施例对上述散射系数表进行介绍。

确定好天空参数。如衰减项。

创建两个三维纹理缓存，缓存大小都是32*32*64，分别存储散射系数以及散射光的值。

执行光线追踪，发射光线，一共32*32*64条光线。

每一条光线，在GPU中都是一个独立的线程，可以实现并行计算。每条光线的编号对应的是一个三维的坐标。x,y纬度对应的是32*32*64中的32*32纬度分辨率，归一化的结果可以简单的看做是纹理缓存的纹理坐标uv。根据天空参数，将纹理坐标uv转换成高度值h(距离地面的高度)以及太阳天顶角a。

光线编号对应的z纬度对应的是32*32*64中的64，可以看做是64个不同随机方向。

根据上一步的就算结果很容易得到一条射线,起点是(0.0，h，0.0)，方向是随机的，简单的认为是rand(a,z)随机函数计算的值，这个值取决天顶角和z分量。

这个射线在遇到大气外层或者地平面之前，进行步进计算，得到散射系数以及散射光的值。

基于计算得到的散射系数以及散射光的值，计算高阶散射的查找表(LUT)，LUT即为散射系数表。

其中，LUT是一个32*32的二维纹理缓存。在CPU端获取到三维纹理缓存中的散射系数以及散射光的值后，CPU端沿三维纹理缓存z(64)维度对z维度取值相同的各个散射系数进行累加计算，得到二维纹理缓存LUT，二维纹理缓存LUT中记录有各个散射系数的累加结果，即高阶散射项，也就是散射系数表中的散射系数。这一步的目的是将不同随机方向的散射光进行累加计算，得到我们需要的高阶散射项，作为散射系数表中记录的散射系数。参见图5，图5为本申请实施例提供的一种散射系数表的示意图。

与上述场景渲染方法相对应地，本申请实施例还提供了一种场景渲染装置，下面进行详细介绍。

参见图6，图6为本申请实施例提供的一种场景渲染装置的结构示意图，包括：

参数获得模块601，用于获得待渲染场景的天空参数；

射线确定模块602，用于确定所述待渲染场景中的光线对应的射线，利用所述天空参数对所述射线进行步进计算，得到查找参数，其中，所述查找参数包括：距离地面的高度、天顶角；

系数查找模块603，用于从预设的衰减系数表中查找所述查找参数对应的衰减系数，并从预设的散射系数表中查找所述查找参数对应的散射系数；

颜色计算模块604，用于根据所述衰减系数、散射系数，计算所述光线的光线颜色；

场景渲染模块605，用于按照所述光线颜色对所述待渲染场景渲染。

本申请的一个实施例中，所述装置还包括第一获得模块，用于通过以下方式获得所述衰减系数表：

获得第一预设天空参数；

确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线对应的衰减系数，并确定该预设光线对应的查找参数；

针对每一预设光线，建立该预设光线的衰减系数与查找参数之间的对应关系，得到衰减系数表。

本申请的一个实施例中，所述装置还包括第二获得模块，用于通过以下方式获得所述散射系数表：

获得第二预设天空参数；

确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线在多个方向上的散射系数，对多个方向上的散射系数进行累加，得到该预设光线对应的散射系数，并确定该预设光线对应的查找参数；

针对每一预设光线，建立该预设光线的散射系数与查找参数之间的对应关系，得到散射系数表。

本申请的一个实施例中，所述第二获得模块，具体用于：

获得第二预设天空参数；

确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行计算，得到三维纹理缓存，其中，所述三维纹理缓存中包含该预设光线在多个方向上的散射系数；

沿三维纹理缓存的预设维度，对在所述预设维度上取值相同的各个散射系数进行累加计算，得到包含该预设光线对应的散射系数的二维纹理缓存，并确定该预设光线对应的查找参数；

针对每一预设光线，建立该预设光线的散射系数与查找参数之间的对应关系，得到散射系数表。

本申请的一个实施例中，所述系数查找模块，具体用于：

获得所述待渲染场景的气候参数；

从预先获得的多个不同气候对应的衰减系数表中，确定所述气候参数对应的目标衰减系数表；

从所述目标衰减系数表中查找所述查找参数对应的衰减系数；

从预设的散射系数表中查找所述查找参数对应的散射系数。

本申请的一个实施例中，所述场景渲染模块，具体用于：

在所述光线与所述待渲染场景中的场景模型相交的情况下，对所述光线颜色与所述场景模型的颜色进行混合，实现对所述待渲染场景的渲染。

本申请的一个实施例中，所述场景渲染模块，具体用于：

根据所述天空参数，计算光线在所述待渲染场景中的参考颜色；

利用所述衰减系数、散射系数，计算所述参考颜色经过传播到达观察者的颜色，作为光线颜色。

本申请的一个实施例中，在所述装置还包括：

图像获得模块，用于获得渲染后场景的图像；

模型训练模块，用于基于所获得的图像对预设的神经网络模型进行训练，得到用于识别天空场景中目标对象的对象识别模型。

本申请的一个实施例中，所述第一获得模块，具体用于：

针对每一预设光线，将该预设光线对应的查找参数转化为像素坐标，确定该像素坐标对应的像素值为该预设光线的衰减系数，得到衰减系数表。

本申请的一个实施例中，所述第一获得模块，具体用于：

按照以下公式对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线对应的衰减系数

其中，所述P表示该预设光线的起点，所述A表示该预设光线的终点，β(λ，h)表示总散射系数，所述λ表示该预设光线的波长，所述h表示该预设光线的起点P的高度，所述H表示海平面高度，所述β(λ)表示该预设光线在地平面处的散射系数。

上述实施例提供的场景渲染方案中，可以获得待渲染场景的天空参数；确定待渲染场景中的光线对应的射线，利用天空参数对射线进行步进计算，得到查找参数，其中，查找参数包括：距离地面的高度、天顶角；从预设的衰减系数表中查找查找参数对应的衰减系数，并从预设的散射系数表中查找查找参数对应的散射系数；根据天空参数、衰减系数、散射系数，计算光线的光线颜色；对光线颜色与待渲染场景进行融合，实现对待渲染场景的渲染。这样可以通过查表的方式确定光线的衰减系数和散射系数，然后按照该衰减系数、散射系数确定角色观察到的光线的颜色，再将该光线颜色与待渲染场景的颜色相融合，无需在获得场景的贴图，避免存储贴图而带来的存储资源的消耗。由此可见，应用上述实施例提供的场景渲染方案，可以减小对存储资源的消耗。

本申请实施例还提供了一种电子设备，如图7所示，包括处理器701、通信接口702、存储器703和通信总线704，其中，处理器701，通信接口702，存储器703通过通信总线704完成相互间的通信，

存储器703，用于存放计算机程序；

处理器701，用于执行存储器703上所存放的程序时，实现上述场景渲染方法。

上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。

存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在本申请提供的又一实施例中，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内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一场景渲染方法的步骤。

在本申请提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一场景渲染方法。

上述实施例提供的场景渲染方案中，可以获得待渲染场景的天空参数；确定待渲染场景中的光线对应的射线，利用天空参数对射线进行步进计算，得到查找参数，其中，查找参数包括：距离地面的高度、天顶角；从预设的衰减系数表中查找查找参数对应的衰减系数，并从预设的散射系数表中查找查找参数对应的散射系数；根据天空参数、衰减系数、散射系数，计算光线的光线颜色；对光线颜色与待渲染场景进行融合，实现对待渲染场景的渲染。这样可以通过查表的方式确定光线的衰减系数和散射系数，然后按照该衰减系数、散射系数确定角色观察到的光线的颜色，再将该光线颜色与待渲染场景的颜色相融合，无需在获得场景的贴图，避免存储贴图而带来的存储资源的消耗。由此可见，应用上述实施例提供的场景渲染方案，可以减小对存储资源的消耗。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。

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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用于限定本申请的保护范围。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，均包含在本申请的保护范围内。

Claims (11)

1.一种场景渲染方法，其特征在于，包括：

获得待渲染场景的天空参数；

确定所述待渲染场景中的光线对应的射线，利用所述天空参数对所述射线进行步进计算，得到查找参数，其中，所述查找参数包括：距离地面的高度、天顶角；

从预设的衰减系数表中查找所述查找参数对应的衰减系数，并从预设的散射系数表中查找所述查找参数对应的散射系数；

根据所述天空参数、衰减系数、散射系数，计算所述光线的光线颜色；

按照所述光线颜色对所述待渲染场景渲染。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述衰减系数表通过以下方式获得：

获得第一预设天空参数；

确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线对应的衰减系数，并确定该预设光线对应的查找参数；

针对每一预设光线，建立该预设光线的衰减系数与查找参数之间的对应关系，得到衰减系数表。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述针对每一预设光线，建立该预设光线的衰减系数与查找参数之间的对应关系，得到衰减系数表，包括：

针对每一预设光线，将该预设光线对应的查找参数转化为像素坐标，确定该像素坐标对应的像素值为该预设光线的衰减系数，得到衰减系数表。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述散射系数表通过以下方式获得：

获得第二预设天空参数；

确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线在多个方向上的散射系数，对多个方向上的散射系数进行累加，得到该预设光线对应的散射系数，并确定该预设光线对应的查找参数；

针对每一预设光线，建立该预设光线的散射系数与查找参数之间的对应关系，得到散射系数表。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线在多个方向上的散射系数，对多个方向上的散射系数进行累加，得到该预设光线对应的散射系数，包括：

确定多条预设光线，针对每一预设光线，沿该预设光线的发射方向，对该预设光线进行计算，得到三维纹理缓存，其中，所述三维纹理缓存中包含该预设光线在多个方向上的散射系数；

沿三维纹理缓存的预设维度，对在所述预设维度上取值相同的各个散射系数进行累加计算，得到包含该预设光线对应的散射系数的二维纹理缓存。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从预设的衰减系数表中查找所述查找参数对应的衰减系数，包括：

获得所述待渲染场景的气候参数；

从预先获得的多个不同气候对应的衰减系数表中，确定所述气候参数对应的目标衰减系数表；

从所述目标衰减系数表中查找所述查找参数对应的衰减系数。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述按照所述光线颜色对所述待渲染场景渲染，包括：

在所述光线与所述待渲染场景中的场景模型相交的情况下，对所述光线颜色与所述场景模型的颜色进行混合，实现对所述待渲染场景的渲染。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述天空参数、衰减系数、散射系数，计算所述光线的光线颜色，包括：

根据所述天空参数，计算光线在所述待渲染场景中的参考颜色；

利用所述衰减系数、散射系数，计算所述参考颜色经过传播到达观察者的颜色，作为光线颜色。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述按照所述光线颜色对所述待渲染场景渲染之后，还包括：

获得渲染后场景的图像；

基于所获得的图像对预设的神经网络模型进行训练，得到用于识别天空场景中目标对象的对象识别模型。

10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线对应的衰减系数，包括：

按照以下公式对该预设光线进行步进计算，得到该预设光线对应的衰减系数

其中，所述P表示该预设光线的起点，所述A表示该预设光线的终点，β(λ，h)表示总散射系数，所述λ表示该预设光线的波长，所述h表示该预设光线的起点P的高度，所述H表示海平面高度，所述β(λ)表示该预设光线在地平面处的散射系数。

11.一种场景渲染装置，其特征在于，包括：

参数获得模块，用于获得待渲染场景的天空参数；

射线确定模块，用于确定所述待渲染场景中的光线对应的射线，利用所述天空参数对所述射线进行步进计算，得到查找参数，其中，所述查找参数包括：距离地面的高度、天顶角；

系数查找模块，用于从预设的衰减系数表中查找所述查找参数对应的衰减系数，并从预设的散射系数表中查找所述查找参数对应的散射系数；

颜色计算模块，用于根据所述天空参数、衰减系数、散射系数，计算所述光线的光线颜色；

场景渲染模块，用于按照所述光线颜色对所述待渲染场景渲染。

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