CN116206006A - 一种基于ue渲染引擎的卡风格直接光照效果渲染方法 - Google Patents

一种基于ue渲染引擎的卡风格直接光照效果渲染方法 Download PDF

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CN116206006A CN202310226184.2A CN202310226184A CN116206006A CN 116206006 A CN116206006 A CN 116206006A CN 202310226184 A CN202310226184 A CN 202310226184A CN 116206006 A CN116206006 A CN 116206006A
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Abstract

本发明公开了一种基于UE渲染引擎的卡通风格直接光照效果渲染方法和系统，根据目标模型卡通材质指定的ShaderModel，使用卡通ShaderModel进行计算，根据目标模型对应的目标场景中的灯光与模型法线数据计算相关变量BxDFContext和HalfNoL，根据所述目标模型卡通材质系统传递的ID数据来查询所述材质系统，获取其他卡通渲染用数据。本发明可以由艺术家设置好一个包含各种所需参数的卡通渲染用的参数集，并将其编码绘制到数据贴图上，通过材质系统向渲染管线传递参数集ID的方式，实现向BasePass之后的渲染功能传递额外渲染用数据的功能，在此基础上实现了卡通风格渲染。其卡通渲染风格可以在PBR/赛璐璐/厚涂之间切换，或者通过调整参数渲染出三者混合的风格。

Description

一种基于UE渲染引擎的卡风格直接光照效果渲染方法
技术领域
本申请涉及基于图像合成技术领域，特别是涉及一种基于UE渲染引擎的卡风格直接光照效果渲染方法。
背景技术
Unity是由美国Unity公司开发的游戏引擎，主要用来制作手机游戏。目前市面上主要采用Unity引擎，来定制自己的Unity卡通渲染管线。使用Unity的卡通渲染管线会存在以下问题：Unity引擎本身不公开源代码，遇到引擎bug与特殊需求的定制功能，就无法解决。而购买源码的价格十分高昂。引擎内的美术工具相当难用，没有程序员的协作往往寸步难行，所以没有影视行业公司使用Unity。引擎内的管线方案分为Build-In、HDRP、URP等多种管线。其自建的卡通渲染管线无法很好地做到真实渲染与卡通渲染共存。Unity的卡通渲染管线大多使用前向渲染管线，使得性能有限，无法在场景中放置大量灯光以及场景模型。因为Unity引擎公司技术能力有限，一些最新的渲染技术没法第一时间(2到5年内)在引擎里实现，导致卡通渲染技术发展陷入瓶颈。
UE4/UE5(虚幻4/5引擎)现有的渲染直接光照采用基于物理的渲染，其主要解决的问题是在虚拟世界中，使用基于物理公式，在不同光照系统下，尽可能真实地模拟现实世界在的视觉效果。与基于物理的渲染(真实渲染)相比，卡通效果本质是艺术家使用艺术手法对现实世界的抽象和概括结果，有的接近真实，有的却更加抽象与概括，往往因人而异，是一个很大的区间。
目前市面上没有公开的UE4/UE5渲染卡通直接光照效果的方案，且方案与UE4/UE5本身的光照系统兼容。UE4/UE5(虚幻4/5引擎)只提供了基于物理的渲染，而没有提供卡通风格的渲染方案。不同于前向渲染可以传递大量的渲染参数，延迟渲染只能通过GBuffer来传递渲染参数，而因为显卡IO带宽有限，只能创建有限的GBuffer，所以传递的数据量也是很有限。
发明内容
基于此，针对上述技术问题，提供一种基于UE渲染引擎的卡风格直接光照效果渲染方法和系统以解决现有UE4/UE5(虚幻4/5引擎)只提供了基于物理的渲染，而没有提供卡通风格的渲染方案，并且不同于前向渲染可以传递大量的渲染参数，延迟渲染只能通过GBuffer来传递渲染参数，而因为显卡IO带宽有限，只能创建有限的GBuffer，传递的数据量也是很有限的问题。
第一方面，一种基于UE渲染引擎的卡风格直接光照效果渲染方法，所述方法包括：
根据目标模型卡通材质指定的ShaderModel，使用卡通ShaderModel进行计算；其中，所述卡通ShaderModel包括ToonStandard、ToonSkin和ToonHair；
根据所述目标模型对应的目标场景中的灯光与模型法线数据计算所述目标模型BxDFContext和HalfNoL；
根据所述目标模型卡通材质系统传递的ID数据来查询所述材质系统，获取目标模型的卡通渲染数据；
使用所述目标模型的卡通渲染数据完成卡通风格的直接光照计算。
上述方案中，可选的，所述根据目标模型卡通材质指定的ShaderModel，之前还包括：
判断所述目标模型材质的ShaderModel类型，并根据所述ShaderModel类型判断所述目标模型是否需要进行卡通渲染。
上述方案中，进一步可选的，所述使用卡通ShaderModel进行计算中，所述卡通ShaderModel为ToonStandard时，具体包括：
依据[RealShadinginUnrealEngine4]的LambertianDiffuse公式以及BxDFContext、FalloffMask、场景灯光数据计算第一Diffuse项数据；
依据材质选项，确定使用各项同性或渲染各项异性高光公式进行渲染；
依据[RealShadinginUnrealEngine4]的Cook-Torrance公式、BxDFContext、场景灯光数据计算第一Specular项数据；
依据Diffuse、Specular、Tramsmission项，计算卡风格直接光照。
上述方案中，进一步可选的，所述使用卡通ShaderModel进行计算中，所述卡通ShaderModel为ToonSkin时，具体包括：
通过HalfNoL与所述目标材质系统传入的Opacity数据分别采样皮肤预积分贴图和皮肤衰减贴图取得Preintegrated与FalloffMask；
依据[Burley2012,"Physically-BasedShadingatDisney"]的Burley Diffuse公式以及BxDFContext、FalloffMask、场景灯光数据计算第二Diffuse项数据；
依据[RealShadinginUnrealEngine4]的Cook-Torrance公式、BxDFContext、场景灯光数据计算第一Specular项数据；
依据[GPUGems3，“Chapter14.AdvancedTechniquesforRealistic Real-TimeSkin]的Preintegrated方法以及BxDFContext、FalloffMask、Preintegrated、场景灯光数据计算第二Tramsmission项数据；
依据Diffuse、Specular、Tramsmission项，计算卡风格直接光照。
上述方案中，进一步可选的，所述使用卡通ShaderModel进行计算中，所述卡通ShaderModel为ToonHair时，具体包括：
依据所述ID查询所述目标材质系统获取HairMainSpecularPower、HairSecondSpecularPower、HairSecondSpecularExponent、HairSecondSpecularFlat数据；
依据[Burley2012,"Physically-BasedShadingatDisney"]的Burley Diffuse公式以及BxDFContext、FalloffMask、场景灯光数据计算第三Diffuse项数据；
依据[Scheuermann_HairRendering]的Kajiya-Key方法以及HairMainSpecularPower、HairSecondSpecularPower、HairSecondSpecularExponent、HairSecondSpecularFlat、BxDFContext、FalloffMask、材质系统传入的各项异性偏移值shift、场景灯光数据计算第三Specualr项数据；
依据Diffuse、Specular、Tramsmission项，计算卡风格直接光照。
上述方案中，进一步可选的，所述方法还包括：在根据所述目标模型卡通材质系统传递的ID数据来查询所述材质系统，获取目标模型的卡通渲染数据之后，还包括：从所述目标材质系统获取阴影偏移数据计算出FalloffMask。
第二方面，一种基于UE渲染引擎的卡风格直接光照效果渲染系统，所述系统包括：
第一计算模块：用于根据目标模型卡通材质指定的ShaderModel，使用卡通ShaderModel进行计算；其中，所述卡通ShaderModel包括ToonStandard、ToonSkin和ToonHair；
第二计算模块：用于根据所述目标模型对应的目标场景中的灯光与模型法线数据计算所述目标模型BxDFContext和HalfNoL；
输出模块：用于根据所述目标模型卡通材质系统传递的ID数据来查询所述材质系统，获取目标模型的卡通渲染数据；
使用所述目标模型的卡通渲染数据完成卡通风格的直接光照计算。
第三方面，一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
根据目标模型卡通材质指定的ShaderModel，使用卡通ShaderModel进行计算；其中，所述卡通ShaderModel包括ToonStandard、ToonSkin和ToonHair；
根据所述目标模型对应的目标场景中的灯光与模型法线数据计算所述目标模型BxDFContext和HalfNoL；
根据所述目标模型卡通材质系统传递的ID数据来查询所述材质系统，获取目标模型的卡通渲染数据；
使用所述目标模型的卡通渲染数据完成卡通风格的直接光照计算。
第四方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据目标模型卡通材质指定的ShaderModel，使用卡通ShaderModel进行计算；其中，所述卡通ShaderModel包括ToonStandard、ToonSkin和ToonHair；
根据所述目标模型对应的目标场景中的灯光与模型法线数据计算所述目标模型BxDFContext和HalfNoL；
根据所述目标模型卡通材质系统传递的ID数据来查询所述材质系统，获取目标模型的卡通渲染数据；
使用所述目标模型的卡通渲染数据完成卡通风格的直接光照计算。
本发明至少具有以下有益效果：
本发明基于对现有技术问题的进一步分析和研究，认识到现有卡通渲染现有UE4/UE5(虚幻4/5引擎)只提供了基于物理的渲染，而没有提供卡通风格的渲染方案，并且不同于前向渲染可以传递大量的渲染参数，延迟渲染只能通过GBuffer来传递渲染参数，而因为显卡IO带宽有限，只能创建有限的GBuffer，传递的数据量也是很有限的问题，本发明根据目标模型卡通材质指定的ShaderModel，使用卡通ShaderModel进行计算，其中，所述卡通ShaderModel包括ToonStandard、ToonSkin和ToonHair，根据所述目标模型对应的目标场景中的灯光与模型法线数据计算所述目标模型BxDFContext和HalfNoL，根据所述目标模型卡通材质系统传递的ID数据来查询所述材质系统，获取目标模型的卡通渲染数据。本发明可以由艺术家设置好一个包含各种所需参数的卡通渲染用的参数集，并将其编码绘制到数据贴图上，通过材质系统向渲染管线传递参数集ID，BasePass之后的渲染功能，通过ID查询数据贴图来获得所需的参数并进行渲染。并且，实现了在卡通风格中可以选择赛璐璐/厚涂风格，可以通过调整参数渲染出两者混合的风格，风格可以在卡通/PBR之间进行切换与混合。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的基于UE渲染引擎的卡风格直接光照效果渲染方法的流程示意图；
图2为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于UE渲染引擎的卡风格直接光照效果渲染方法，包括以下步骤：
根据目标模型卡通材质指定的ShaderModel，使用卡通ShaderModel进行计算；其中，所述卡通ShaderModel包括ToonStandard、ToonSkin和ToonHair；
根据所述目标模型对应的目标场景中的灯光与模型法线数据计算所述目标模型BxDFContext和HalfNoL；
根据所述目标模型卡通材质系统传递的ID数据来查询所述材质系统，获取目标模型的卡通渲染数据。
在一个实施例中，所述根据目标模型卡通材质指定的ShaderModel，之前还包括：
判断所述目标模型材质的ShaderModel类型，并根据所述ShaderModel类型判断所述目标模型是否需要进行卡通渲染。
在一个实施例中，所述使用卡通ShaderModel进行计算中，所述卡通ShaderModel为ToonStandard时，具体包括：
依据[RealShadinginUnrealEngine4]的LambertianDiffuse公式以及BxDFContext、FalloffMask、场景灯光数据计算第一Diffuse项数据；
依据材质选项，确定使用各项同性或渲染各项异性高光公式进行渲染；
依据[RealShadinginUnrealEngine4]的Cook-Torrance公式、BxDFContext、场景灯光数据计算第一Specular项数据；
依据Diffuse、Specular、Tramsmission项，计算卡风格直接光照。
在一个实施例中，所述使用卡通ShaderModel进行计算中，所述卡通ShaderModel为ToonSkin时，具体包括：
通过HalfNoL与所述目标材质系统传入的Opacity数据分别采样皮肤预积分贴图和皮肤衰减贴图取得Preintegrated与FalloffMask；
依据[Burley2012,"Physically-BasedShadingatDisney"]的Burley Diffuse公式以及BxDFContext、FalloffMask、场景灯光数据计算第二Diffuse项数据；
依据[RealShadinginUnrealEngine4]的Cook-Torrance公式、BxDFContext、场景灯光数据计算第一Specular项数据；
依据[GPUGems3，“Chapter14.AdvancedTechniquesforRealistic Real-TimeSkin]的Preintegrated方法以及BxDFContext、FalloffMask、Preintegrated、场景灯光数据计算第二Tramsmission项数据；
依据Diffuse、Specular、Tramsmission项，计算卡风格直接光照。
在一个实施例中，所述使用卡通ShaderModel进行计算中，所述卡通ShaderModel为ToonHair时，具体包括：
依据所述ID查询所述目标材质系统获取HairMainSpecularPower、HairSecondSpecularPower、HairSecondSpecularExponent、HairSecondSpecularFlat数据；
依据[Burley2012,"Physically-BasedShadingatDisney"]的Burley Diffuse公式以及BxDFContext、FalloffMask、场景灯光数据计算第三Diffuse项数据；
依据[Scheuermann_HairRendering]的Kajiya-Key方法以及HairMainSpecularPower、HairSecondSpecularPower、HairSecondSpecularExponent、HairSecondSpecularFlat、BxDFContext、FalloffMask、材质系统传入的各项异性偏移值shift、场景灯光数据计算第三Specualr项数据；
依据Diffuse、Specular、Tramsmission项，计算卡风格直接光照。
在一个实施例中，所述方法还包括：在根据所述目标模型卡通材质系统传递的ID数据来查询所述材质系统，获取目标模型的卡通渲染数据之后，还包括：从所述目标材质系统获取阴影偏移数据计算出FalloffMask。
本实施例根据目标模型卡通材质指定的ShaderModel，使用卡通ShaderModel进行计算，其中，所述卡通ShaderModel包括ToonStandard、ToonSkin和ToonHair，根据所述目标模型对应的目标场景中的灯光与模型法线数据计算所述目标模型BxDFContext和HalfNoL，根据所述目标模型卡通材质系统传递的ID数据来查询所述材质系统，获取目标模型的卡通渲染数据。本实施例可以由艺术家设置好一个包含各种所需参数的卡通渲染用的参数集，并将其编码绘制到数据贴图上，通过材质系统向渲染管线传递参数集ID，BasePass之后的渲染功能，通过ID查询数据贴图来获得所需的参数并进行渲染。并且，实现了在卡通风格中可以选择赛璐璐/厚涂风格，可以通过调整参数渲染出两者混合的风格，风格可以在卡通/PBR之间进行切换与混合。
在一个实施例中，判断模型材质的ShaderModel类型，以此判断是否需要进行卡通渲染，初始化FDirectLighting(包含Diffuse、Specular、Tramsmission3个项的数据)与BxDFContext数据结构体：获取并使用阴影偏移、ID数据，计算衰减遮罩值。
在一个实施例中，3个分支线条连接对应的3个ShaderModel：最后将Diffuse、Specular、Tramsmission项相加，完成卡风格直接光照的计算。
在一个实施例中，ToonStandard：使用灯光颜色、NoL、衰减遮罩、BaseColor来计算Diffuse项数据；使用灯光颜色、NoL、衰减遮罩、GGX高光公式计算Specualr项数据。
在一个实施例中，ToonSkin：通过NoL与Opacity分别采样皮肤预积分贴图与皮肤衰减贴图取得皮肤预积分与皮肤衰减遮罩值；使用灯光颜色、NoL、衰减遮罩、BaseColor与Burley固有色公式计算Diffuse项数据；使用灯光颜色、NoL、衰减值与GGX高光公式来计算Specualr项数据；使用灯光颜色、NoL、衰减遮罩、次表面颜色、皮肤预积分值来计算Transmission项数据。
在一个实施例中，ToonHair：通过ID数据查询材质系统获取头发主高光强度、头发高光指数、头发高光平滑度数据。使用灯光颜色、NoL、衰减遮罩、BaseColor来计算Diffuse项数据。使用各项异性偏移贴图，与[Scheuermann_HairRendering]中的Kajiya-Kay算法来计算主高光与次级高光；再使用主高光、次级高光、灯光颜色、BaseColor、来计算Specualr项数据。
依据模型卡通材质指定的ShaderModel，使用不同的卡通ShaderModel进行计算。主要包括ToonStandard、ToonSkin、ToonHair。
依据场景中的灯光与模型法线数据计算BxDFContext，并且计算出HalfNoL。
依据材质系统传递的ID数据来查询材质系统以获得所需的卡通渲染数据。并且从材质系统获取阴影偏移等数据最后计算出FalloffMask。
在一个实施例中，以下分别介绍ToonStandard、ToonSkin、ToonHair：
ToonStandard：计算Diffuse项数据。依据[RealShadinginUnreal Engine4]的LambertianDiffuse公式以及BxDFContext、FalloffMask、场景灯光数据计算出Diffuse项数据。
在一个实施例中，计算Specular项数据。
依据材质选项，决定使用各项同性还是渲染各项异性高光公式进行渲染。
依据[RealShadinginUnrealEngine4]的Cook-Torrance公式、BxDFContext、场景灯光数据计算出Specular项数据。依据Diffuse、Specular、Tramsmission项，完成卡风格直接光照的计算。
在一个实施例中，依据通过HalfNoL与材质系统传入的Opacity数据分别采样皮肤预积分贴图与皮肤衰减贴图取得Preintegrated与FalloffMask。
计算Diffuse项数据：依据[Burley2012,"Physically-BasedShadingat Disney"]的BurleyDiffuse公式以及BxDFContext、FalloffMask、场景灯光数据计算出Diffuse项数据。
计算Specualr项数据：依据[RealShadinginUnrealEngine4]的Cook-Torrance公式、BxDFContext、场景灯光数据计算出Specular项数据。
计算Transmission项数据：依据[GPUGems3，“Chapter14.AdvancedTechniquesforRealisticReal-TimeSkin]的Preintegrated方法以及BxDFContext、FalloffMask、Preintegrated、场景灯光数据计算出Tramsmission项数据。
依据Diffuse、Specular、Tramsmission项，完成卡风格直接光照的计算。
ToonHair：依据ID查询材质系统获取HairMainSpecularPower、HairSecondSpecularPower、HairSecondSpecularExponent、HairSecondSpecularFlat数据。
依据材质中采样的各项异性偏移贴图，配合计算Diffuse项数据，依据[Burley2012,"Physically-BasedShadingatDisney"]的BurleyDiffuse公式以及BxDFContext、FalloffMask、场景灯光数据计算出Diffuse项数据
计算Specualr项数据，依据[Scheuermann_HairRendering]的Kajiya-Key方法以及HairMainSpecularPower、HairSecondSpecularPower、HairSecondSpecularExponent、HairSecondSpecularFlat、BxDFContext、FalloffMask、材质系统传入的各项异性偏移值shift、场景灯光数据计算出Specualr项数据。
依据Diffuse、Specular、Tramsmission项，完成卡风格直接光照的计算。
本实施例解决了UE没有卡通渲染渲染功能的问题，兼容虚幻引擎的各种类型的光源：点光源、面光源、聚光灯、方向光，可以按照需求随意定制阴影过渡、高光风格与大小
ToonSkin：头发的多层高光强度、过度调整。
ToonHair：SSS效果与Diffuse过度效果调整。
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，提供了一种基于UE渲染引擎的卡风格直接光照效果渲染系统，包括以下程序模块：
第一计算模块：用于根据目标模型卡通材质指定的ShaderModel，使用卡通ShaderModel进行计算；其中，所述卡通ShaderModel包括ToonStandard、ToonSkin和ToonHair；
第二计算模块：用于根据所述目标模型对应的目标场景中的灯光与模型法线数据计算所述目标模型BxDFContext和HalfNoL；
输出模块：用于根据所述目标模型卡通材质系统传递的ID数据来查询所述材质系统，获取目标模型的卡通渲染数据。
关于基于UE渲染引擎的卡风格直接光照效果渲染系统的具体限定可以参见上文中对于基于UE渲染引擎的卡风格直接光照效果渲染方法的限定，在此不再赘述。上述基于UE渲染引擎的卡风格直接光照效果渲染系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图2所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入系统。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于UE渲染引擎的卡风格直接光照效果渲染方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入系统可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图2中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，涉及上述实施例方法中的全部或部分流程。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，涉及上述实施例方法中的全部或部分流程。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是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非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(StaticRandomAccessMemory，SRAM)或动态随机存取存储器(DynamicRandomAccessMemory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种基于UE渲染引擎的卡风格直接光照效果渲染方法，其特征在于，所述方法包括：
根据目标模型卡通材质指定的ShaderModel，使用卡通ShaderModel进行计算；其中，所述卡通ShaderModel包括ToonStandard、ToonSkin和ToonHair；
根据所述目标模型对应的目标场景中的灯光与模型法线数据计算所述目标模型BxDFContext和HalfNoL；
根据所述目标模型卡通材质系统传递的ID数据来查询所述材质系统，获取目标模型的卡通渲染数据；
使用所述目标模型的卡通渲染数据完成卡通风格的直接光照计算。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据目标模型卡通材质指定的ShaderModel，之前还包括：
判断所述目标模型材质的ShaderModel类型，并根据所述ShaderModel类型判断所述目标模型是否需要进行卡通渲染。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用卡通ShaderModel进行计算中，所述卡通ShaderModel为ToonStandard时，具体包括：
依据[RealShadinginUnrealEngine4]的LambertianDiffuse公式以及BxDFContext、FalloffMask、场景灯光数据计算第一Diffuse项数据；
依据材质选项，确定使用各项同性或渲染各项异性高光公式进行渲染；
依据[RealShadinginUnrealEngine4]的Cook-Torrance公式、BxDFContext、场景灯光数据计算第一Specular项数据；
依据Diffuse、Specular、Tramsmission项，计算卡风格直接光照。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用卡通ShaderModel进行计算中，所述卡通ShaderModel为ToonSkin时，具体包括：
通过HalfNoL与所述目标材质系统传入的Opacity数据分别采样皮肤预积分贴图和皮肤衰减贴图取得Preintegrated与FalloffMask；
依据[Burley2012,"Physically-BasedShadingatDisney"]的Burley Diffuse公式以及BxDFContext、FalloffMask、场景灯光数据计算第二Diffuse项数据；
依据[RealShadinginUnrealEngine4]的Cook-Torrance公式、BxDFContext、场景灯光数据计算第一Specular项数据；
依据[GPUGems3，“Chapter14.AdvancedTechniquesforRealistic Real-TimeSkin]的Preintegrated方法以及BxDFContext、FalloffMask、Preintegrated、场景灯光数据计算第二Tramsmission项数据；
依据Diffuse、Specular、Tramsmission项，计算卡风格直接光照。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用卡通ShaderModel进行计算中，所述卡通ShaderModel为ToonHair时，具体包括：
依据所述ID查询所述目标材质系统获取HairMainSpecularPower、HairSecondSpecularPower、HairSecondSpecularExponent、HairSecondSpecularFlat数据；
依据[Burley2012,"Physically-BasedShadingatDisney"]的Burley Diffuse公式以及BxDFContext、FalloffMask、场景灯光数据计算第三Diffuse项数据；
依据[Scheuermann_HairRendering]的Kajiya-Key方法以及HairMainSpecularPower、HairSecondSpecularPower、HairSecondSpecularExponent、HairSecondSpecularFlat、BxDFContext、FalloffMask、材质系统传入的各项异性偏移值shift、场景灯光数据计算第三Specualr项数据；
依据Diffuse、Specular、Tramsmission项，计算卡风格直接光照。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在根据所述目标模型卡通材质系统传递的ID数据来查询所述材质系统，获取目标模型的卡通渲染数据之后，还包括：从所述目标材质系统获取阴影偏移数据计算出FalloffMask。
7.一种基于UE渲染引擎的卡风格直接光照效果渲染系统，其特征在于，所述系统包括：
第一计算模块：用于根据目标模型卡通材质指定的ShaderModel，使用卡通ShaderModel进行计算；其中，所述卡通ShaderModel包括ToonStandard、ToonSkin和ToonHair；
第二计算模块：用于根据所述目标模型对应的目标场景中的灯光与模型法线数据计算所述目标模型BxDFContext和HalfNoL；
输出模块：用于根据所述目标模型卡通材质系统传递的ID数据来查询所述材质系统，获取目标模型的卡通渲染数据。
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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