CN117581268A - 通过重新使用光值来呈现照明器的视觉表示 - Google Patents

Abstract

一种显示照明器的视觉表示的方法，包括：获得照明器的三维模型和与三维模型相关联的一个或多个纹理贴图，基于用户输入确定相机位置和取向，以及基于相机位置和取向确定三维模型的多个表面位置中的每一个上的观察角度。视觉表示包括由照明器中或照明器上的一个或多个激活的光源生成的光效果的表示，一个或多个光源和照明器相对于照明器的中心轴可旋转地对称，并且照明器的表面包括多个重复部分。该方法还包括：针对多个表面位置中的每一个，基于针对该表面位置确定的观察角度和针对该表面位置或者针对该照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值，来确定相应表面位置的可应用光值；以及基于三维模型、一个或多个纹理贴图、可应用光值、以及相机位置和取向来呈现该照明器的视觉表示。可应用光值中的至少一些是基于针对照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值确定的。

Description

通过重新使用光值来呈现照明器的视觉表示

技术领域

本发明涉及一种用于显示照明器的视觉表示的系统，所述视觉表示包括由所述照明器之中或所述照明器之上的一个或多个激活的光源生成的光效果的表示。

本发明进一步涉及一种显示照明器的视觉表示的方法，所述视觉表示包括由所述照明器之中或所述照明器之上的一个或多个激活的光源生成的光效果的表示。

本发明还涉及一种使得计算机系统能够执行这种方法的计算机程序产品。

背景技术

在过去几年中，产品的定制似乎是一种趋势，并且同时，3D打印正在成为一种广泛传播的生产产品的技术。Signify已经组合了这两种趋势，并且现在不仅使用熔丝制造(FFF)的3D打印技术进行大规模生产，而且允许定制的照明器设计被打印。

上传可打印设计的人将更希望看到打印的照明器看起来将是什么样，并且甚至更希望能够调整相机的位置和/或取向。后者通常需要实时呈现光效果(通常称为“阴影”)，使得由于用户交互的每一个新视点可以“立即”重新计算。实时呈现技术已经取得了长足的进步，但是仍然需要限制质量，以能够在各种各样的硬件上运行。这种妥协通常导致光效果不如用户在现实世界中所习惯的那样真实，尤其是在光的折射(和复杂的镜面反射)的情况下。

例如，当照明器将由折射光(并且由于内部反射而反射光)的透明材料制成时，这可能发生。源自光源的光线在其到达相机之前，通过与材料表面相互作用而多次改变方向。在这种情况下，表观表面颜色(即，包括强度)取决于光源的位置以及相机位置和取向两者。例如，当其从较低的相机位置观看时，照明器的侧面可能变得更亮。可视化表示这一点是一个计算密集型过程。

一种广泛使用的用于呈现三维模型的视觉表示的技术是在预先计算的光照贴图中捕获表面的亮度，使得可以分配足够的资源来这样做。在这样的设置中，可以考虑所有的效果，包括反射、漫射、折射、自发光等。如上所述，(实时)呈现真实的光效果需要在多数设备上不可用的计算能力。

然而，呈现真实的光效果对于照明器的真实和吸引人的展示是非常重要的，因为有时难以想象照明器看起来会是什么样，尤其是在光源被激活(例如，在晚上)的情况下。由于用户通常希望从多个角度查看产品，因此需要用于自然交互的实时解决方案。当使用静态光照贴图时更改位置和/或取向不以用户可能会期望的方式更改外观。由于使用光照贴图进行纹理贴图，当相机位置和/或取向改变时，局部颜色或“表观亮度”相当程度上“粘”到表面。这产生了光源位置改变的假象。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种系统，该系统可以实时呈现和显示具有激活的光源的照明器的真实视觉表示。

本发明的第二目的是提供一种方法，该方法可以用于实时呈现和显示具有激活的光源的照明器的真实视觉表示。

在本发明的第一方面中，一种用于显示照明器的视觉表示的系统，所述视觉表示包括由所述照明器之中或所述照明器之上的一个或多个激活的光源生成的光效果的表示，该系统包括至少一个输出接口和至少一个处理器，该至少一个处理器被配置成：获得所述照明器的三维模型和与所述三维模型相关联的一个或多个纹理贴图，所述一个或多个光源和所述照明器相对于所述照明器的中心轴可旋转地对称，所述照明器的所述表面包括多个重复部分；基于用户输入确定相机位置和取向；以及基于所述相机位置和取向确定所述三维模型的多个表面位置中的每一个上的观察角度。

所述至少一个处理器还被配置成：针对所述多个表面位置中的每一个，基于针对所述表面位置确定的所述观察角度和针对所述表面位置或者针对所述照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值来确定相应表面位置的可应用光值，基于针对所述照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值来确定所述可应用光值中的至少一些；基于所述三维模型、所述一个或多个纹理贴图、所述可应用光值、以及所述相机位置和取向来呈现所述照明器的所述视觉表示；以及经由所述至少一个输出接口来显示所述视觉表示。

当相机位置和取向是静态的或者当真实光照不重要时，经常使用静态光照贴图。代替使用不考虑观察角度(即，从相机观察光照贴图中的表面位置的角度)的静态光照贴图，有可能为每个表面位置存储多个光值，以便考虑不同观察角度下的光值(例如亮度或颜色)，例如通过为每个观察角度存储一个光值。这使得呈现和显示照明器的真实视觉表示成为可能。

然而，针对每个表面位置存储许多值将导致非常大的数据集。由于许多照明器相对于中心轴可旋转地对称、具有相对于照明器的中心轴可旋转地对称的一个或多个光源、并且具有包括多个重复部分的表面，因此减少需要存储的光值的数量成为可能，因为在这种情况下，仅需要存储针对照明器模型表面的一个部分的光值。这使得实时呈现可行，因为它确保了模型(下载)的大小不是大的，并导致更快的加载，并且因此导致更好的体验。

视觉表示可以具有要使用增材制造工艺制造的照明器。例如，增材制造工艺可以包括3D打印。观察表面位置的角度通常取决于相机位置和取向以及照明器的取向。用户可能能够或者可能不能够改变照明器的取向，例如旋转照明器。

一个或多个光源和照明器不需要相对于照明器的中心轴完美地可旋转地对称。可以允许与完美对称的一些偏差，同时仍然提供看似合理(plausible)的光效果。例如，旋转对称可以是“折叠”对称。术语“旋转对称”不意味着局限于圆柱对称，而是也包括较低的对称(诸如例如六重对称)。与一个或多个光源的旋转对称相比，一个或多个光源的旋转对称可以是异相的。例如，光源可以位于重复部分之间的边界上。

一个或多个光源可以位于对称轴上，但这不是必需的。不位于对称轴上的光源的数量应该等于重复部分的数量或者是重复部分的数量的整数倍。如果照明器具有多个光源，则所有光源可以在照明器中，所有光源可以在照明器上(例如，在吊灯上)，或者一个或多个光源可以在照明器中并且一个或多个光源可以在照明器上。

一个或多个光源优选地在呈现上下文中被建模为点光源。这些点光源影响照明器表面的外观。也优选地示出了实际物理光源的灯泡或发光表面的几何/视觉表示。例如，这种表示可以与照明器的视觉表示相组合。在这种情况下，灯泡或发光表面的这种表示可能由于自发光在呈现中看起来是明亮的，但不影响环境。

所述至少一个处理器可以被配置成通过针对(优选地，所述照明器的一个部分的)所述三维模型中的每个表面位置呈现多个观察角度中的每一个观察角度的光值，来预呈现所述预定光值。不仅可以考虑来自照明器中或照明器上的一个或多个光源的光，而且可以考虑来自环境中的其他(虚拟)光源的光，例如工作室灯或日光。

所述至少一个处理器可以被配置成确定所述多个表面位置中的第一表面位置上的第一观察角度，确定围绕所述第一观察角度的至少两个观察角度，基于所述至少两个观察角度和针对所述第一表面位置或者针对所述照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值来确定至少两个相关光值，以及通过在所述至少两个相关光值之间进行插值来确定针对所述第一表面位置的第一可应用光值。这种插值进一步减少了需要存储的光值的数量。

所述至少一个处理器可以被配置成将所述预定光值存储在取决于角度的光照贴图中，并且基于所述取决于角度的光照贴图来确定所述可应用光值。替代地，所述至少一个处理器可以被配置成基于所述预定光值来训练机器学习模型，并且经由所述机器学习模型来确定所述可应用光值。后者可以进一步减少从某个观察角度呈现每个表面位置的光值所需的数据量。

所述至少一个处理器可以被配置成确定用于打印所述照明器的材料，并且取决于所述材料预呈现所述预定光值。光线与将根据其制造照明器的材料相互作用的方式通常取决于所使用的材料，并且因此优选考虑这种材料来产生真实的视觉表示。

所述至少一个处理器可以被配置成基于所述一个或多个纹理贴图和/或基于计算机辅助设计文件来预呈现所述预定光值。例如，一个或多个纹理贴图和/或CAD文件可以用于确定光的反射和折射。

所述至少一个处理器可以被配置成确定所述一个或多个光源的一个或多个位置，并且取决于所述一个或多个位置预呈现所述预定光值。如果照明器包括多个光源或者包括不位于中心轴中心中的单个光源，则这使得创建真实的视觉表示成为可能。

所述至少一个处理器可以被配置成：确定包括所述可应用光值的一个或多个可应用光照贴图；以及通过基于所述一个或多个可应用光照贴图并且由此基于所述可应用光值来呈现所述照明器的所述视觉表示，从而呈现所述照明器的所述视觉表示。通过创建一个或多个传统的光照贴图，例如根据取决于角度的光照贴图，可以可能的是重新使用现有的呈现软件和/或硬件。

所述至少一个处理器可以被配置成：基于另外的用户输入来确定另外的相机位置和取向；基于所述另外的相机位置和取向来确定所述三维模型的所述多个表面位置中的每一个上的另外的观察角度；针对所述多个表面位置中的每一个，基于针对所述表面位置确定的所述另外的观察角度和针对所述表面位置或者针对所述照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值来确定相应表面位置的另外的可应用光值，所述另外的可应用光值中的至少一些是基于针对所述照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值确定的；基于所述三维模型、所述一个或多个纹理贴图、所述另外的可应用光值、以及所述另外的相机位置和取向，呈现所述照明器的所述另外的视觉表示；以及经由所述至少一个输出接口来显示所述另外的视觉表示。这允许用户与所显示的视觉表示进行交互，例如，以从不同的角度看到要打印的照明器看起来将是什么样，并且可选地看到用户指定的参数的变化的影响。

例如，所述三维模型可以是三维网格模型或边界表示。替代地或附加地，所述至少一个处理器可以被配置成：接收所述照明器的数字三维设计模型，以及通过基于所述数字三维创建所述三维模型和所述一个或多个纹理贴图来获得所述三维模型和所述一个或多个纹理贴图。

所述至少一个处理器可以被配置成确定用于打印所述照明器的用户指定的打印参数，并且进一步基于所述用户指定的打印参数呈现所述打印的照明器的所述视觉表示。例如，用户指定的参数可以指示打印层高度和/或宽度和/或照明器将由哪种材料制造。

在本发明的第二方面中，一种显示照明器的视觉表示的方法，所述视觉表示包括由所述照明器之中或所述照明器之上的一个或多个激活的光源生成的光效果的表示，该方法包括：获得所述照明器的三维模型和与所述三维模型相关联的一个或多个纹理贴图，所述一个或多个光源和所述照明器相对于所述照明器的中心轴可旋转地对称，所述照明器的所述表面包括多个重复部分；基于用户输入确定相机位置和取向；以及基于所述相机位置和取向确定所述三维模型的多个表面位置中的每一个上的观察角度。

该方法还包括：针对所述多个表面位置中的每一个，基于针对所述表面位置确定的所述观察角度和针对所述表面位置或者针对所述照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值来确定相应表面位置的可应用光值，所述可应用光值中的至少一些是基于针对所述照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值确定的；基于所述三维模型、所述一个或多个纹理贴图、所述可应用光值、以及所述相机位置和取向来呈现所述照明器的所述视觉表示；以及显示所述视觉表示。所述方法可以由运行在可编程设备上的软件来执行。该软件可以作为计算机程序产品提供。

此外，提供了用于实行本文所描述的方法的计算机程序，以及存储该计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质。计算机程序可以例如由现有设备下载或上载到现有设备，或者在制造这些系统时被存储。

一种非暂时性计算机可读存储介质存储至少一个软件代码部分，该软件代码部分当由计算机执行或处理时被配置成执行用于显示照明器的视觉表示的可执行操作，所述视觉表示包括由所述照明器之中或所述照明器之上的一个或多个激活的光源生成的光效果的表示。

可执行操作包括：获得所述照明器的三维模型和与所述三维模型相关联的一个或多个纹理贴图，所述一个或多个光源和所述照明器相对于所述照明器的中心轴可旋转地对称，所述照明器的所述表面包括多个重复部分；基于用户输入确定相机位置和取向；以及基于所述相机位置和取向确定所述三维模型的多个表面位置中的每一个上的观察角度。

可执行操作还包括：针对所述多个表面位置中的每一个，基于针对所述表面位置确定的所述观察角度和针对所述表面位置或者针对所述照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值来确定相应表面位置的可应用光值，所述可应用光值中的至少一些是基于针对所述照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值来确定的；基于所述三维模型、所述一个或多个纹理贴图、所述可应用光值、以及所述相机位置和取向来呈现所述照明器的所述视觉表示；以及显示所述视觉表示。

如本领域技术人员将领会的，本发明的诸方面可以体现为设备、方法或计算机程序产品。因此，本发明的诸方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或组合软件和硬件方面的实施例的形式，所述软件和硬件方面在本文中通常都可以被称为“电路”、“模块”或“系统”。本公开中描述的功能可以实施为由计算机的处理器/微处理器执行的算法。此外，本发明的诸方面可以采取在一种或多种计算机可读介质中体现的计算机程序产品的形式，该一种或多种计算机可读介质具有在其上体现(例如，存储)的计算机可读程序代码。

可以利用一种或多种计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于：电子、磁、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或前述的任何适合组合。计算机可读存储介质的更具体示例可以包括但不限于以下：具有一条或多条导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式致密盘只读存储器(CD-ROM)、光学存储设备、磁存储设备、或前述的任何适合组合。在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是任何有形介质，其可以包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。

计算机可读信号介质可以包括传播的数据信号，该信号具有体现在其中(例如，在基带中或作为载波的一部分)的计算机可读程序代码。这种传播的信号可以采取各种形式中的任何一种，包括但不限于电磁、光学、或其任何适合的组合。计算机可读信号介质可以是任何计算机可读介质，其不是计算机可读存储介质，并且其可以传达、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。

在计算机可读介质上体现的程序代码可以使用任何适当的介质传送，包括但不限于无线、有线、光纤、线缆、RF等，或前述的任何适合组合。用于实行本发明的诸方面的操作的计算机程序代码可以以一种或多种编程语言的任何组合来编写，该一种或多种编程语言包括面向对象的编程语言(诸如Java(TM)、Smalltalk、或C++等)和传统的过程性编程语言(诸如“C”编程语言或相似的编程语言)。程序代码可以完全在用户的计算机上、部分地在用户的计算机上、作为独立的软件包部分地在用户的计算机上并且部分地在远程计算机上、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种场景下，远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户的计算机，或者可以与外部计算机进行连接(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)。

下面参照根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图示和/或框图来描述本发明的诸方面。将要理解，流程图示和/或框图的每个框以及流程图示和/或框图中的框的组合可以通过计算机程序指令来实施。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机、或其他可编程数据处理装置的处理器，特别是微处理器或中央处理单元(CPU)，以产生机器，使得经由计算机的处理器、其他可编程数据处理装置、或其他设备执行的指令创建用于实施流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的装置。

这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以指导计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备以特别的方式运转，使得存储在所述计算机可读介质中的指令产生制品，该制品包括实施流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的指令。

计算机程序指令还可以加载到计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上，以使一系列操作步骤在计算机、其他可编程装置、或其他设备上执行，以产生计算机实施的过程，使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实施流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的过程。

各图中的流程图和框图图示了根据本发明的各种实施例的设备、方法和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个框可以表示代码的模块、段或部分，其包括用于实施指定的(多个)逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意，在一些替代实施方式中，框中所述的功能可以不按照图中所述的顺序出现。例如，连续示出的两个框事实上可以基本上同时执行，或者有时可以以相反的顺序执行这些框，这取决于所涉及的功能。还将注意，框图和/或流程图示的每个框以及框图和/或流程图示中的框的组合可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统、或者专用硬件和计算机指令的组合来实施。

附图说明

本发明的这些和其他方面根据附图是显而易见的，并且将通过示例的方式参考附图进一步阐明，在附图中：

图1是系统的实施例的框图；

图2是该方法的第一实施例的流程图；

图3突出显示了在第一时刻示出的照明器的视觉表示的示例中的重复部分；

图4突出显示了图3的视觉表示中的光源；

图5是现在在相机位置和取向改变之后的第二时刻示出的图3的照明器的视觉表示的第二示例；

图6是该方法的第二实施例的流程图；

图7是该方法的第三实施例的流程图；

图8是该方法的第四实施例的流程图；

图9是该方法的第五实施例的流程图；

图10是该方法的第六实施例的流程图；以及

图11是用于执行本发明方法的示例性数据处理系统的框图。

附图中的对应元件由相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1示出了用于显示照明器(例如要使用增材制造工艺制造的照明器)的视觉表示的系统的实施例。视觉表示包括由照明器中或照明器上的一个或多个激活的光源生成的光效果的表示。在该第一实施例中，该系统是计算机1。计算机1连接到互联网11。显示设备15连接到计算机1。例如，计算机1可以是台式计算机或膝上型计算机。替代地，该系统可以是例如平板电脑或移动电话。

计算机1包括接收机3、发射机4、处理器5、显示接口6和存储装置7。处理器5被配置成：获得照明器的三维模型以及与该三维模型相关联的一个或多个纹理贴图。一个或多个光源和照明器相对于照明器的中心轴可旋转地对称，并且照明器的表面包括多个重复部分。

处理器5还被配置成：基于用户输入来确定相机位置和取向；基于相机位置和取向来确定三维模型的多个表面位置中的每一个上的观察角度；以及针对多个表面位置中的每一个，基于针对该表面位置确定的观察角度和针对该表面位置或针对照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值来确定相应表面位置的可应用光值。可应用光值中的至少一些是基于针对照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值确定的。

确定多个表面位置中的每一个上的观察角度可以包括选择表面位置，确定该表面位置的表面取向，以及确定该表面位置相对于表面取向的观察角度。在这种情况下，观察角度相对于表面取向和表面位置。替代地，观察角度可以相对于3D模型的局部坐标系。例如，可以针对重复部分的每个表面位置确定观察角度。

处理器5还被配置成基于三维模型、一个或多个纹理贴图、可应用光值、以及相机位置和取向来呈现照明器的视觉表示，并且经由显示接口6在显示设备15上显示视觉表示。例如，可以经由键盘16、麦克风(未示出)或者经由显示设备15(如果其具有触摸屏)来接收用户输入。

例如，三维模型可以从互联网服务器13获得。互联网服务器13也连接到互联网11。在图1的实施例中，呈现由处理器5(例如CPU)执行。在替代实施例中，呈现至少部分由GPU执行。在图1的实施例中，计算机1是位于显示设备15附近的本地计算机。在替代实施例中，计算机1是云计算机，其经由本地设备(例如经由本地计算机)显示视觉表示，该本地设备连接到显示设备或包括显示器本身。

在图1中所示的计算机1的实施例中，计算机1包括一个处理器5。在替代实施例中，计算机1包括多个处理器。计算机1的处理器5可以是例如来自Intel或AMD的通用处理器，或者可以是专用处理器。计算机1的处理器5可以运行例如Windows或基于Unix的操作系统。存储装置7可以包括一个或多个存储器单元。例如，存储装置7可以包括一个或多个硬盘和/或固态存储器。存储装置7可以用于存储例如操作系统、应用程序和应用程序数据。

例如，接收机3和发射机4可以使用一种或多种有线和/或无线通信技术——诸如以太网和/或Wi-Fi(IEEE 802.11)——来连接到互联网11。在替代实施例中，使用多个接收机和/或多个发射机来代替单个接收机和单个发射机。在图1中所示的实施例中，使用了单独的接收机和单独的发射机。在替代实施例中，接收机3和发射机4被组合成收发机。计算机1可以包括典型用于计算机的其他部件，诸如电源连接器。本发明可以使用运行在一个或多个处理器上的计算机程序来实现。

图2中示出了显示照明器的视觉表示的第一实施例。视觉表示包括由照明器中或照明器上的一个或多个激活的光源生成的光效果的表示。例如，该方法可以由图1的计算机1来执行。

步骤101包括获得照明器的三维模型以及与该三维模型相关联的一个或多个纹理贴图。例如，三维模型可以是三维网格模型或边界表示。一个或多个光源和照明器相对于照明器的中心轴可旋转地对称，并且照明器的表面包括多个重复部分。图3和图4示出了在时间t1处来自第一相机位置和第一相机取向的照明器31的视觉表示的示例。在图3中，重复部分33已经被突出显示。在图4中，光源35已经被突出显示。

步骤103包括基于用户输入确定相机位置和取向。接下来，在步骤104的第一次迭代中，从已经在步骤101中获得的三维模型的多个表面位置中选择第一表面位置。步骤105包括基于在步骤103中确定的相机位置和取向，确定在步骤104中选择的表面位置上的观察角度。确定观察角度可以包括确定在步骤104中选择的表面位置的表面取向，以及确定该表面位置相对于表面取向的观察角度。特定表面位置上的观察角度通常取决于所确定的相机位置和取向以及照明器的取向两者。用户可能能够或者可能不能够改变所表示的照明器的取向，例如旋转所表示的照明器。

步骤107包括基于在步骤105中针对该表面位置确定的观察角度和针对该表面位置或者针对照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值，为在步骤104中选择的表面位置确定可应用光值。

在步骤108中，确定是否在步骤104中还没有选择至少一个表面位置。如果是，则重复步骤104，并选择下一个表面位置。结果，在多个表面位置中的每一个上确定观察角度，并且针对在步骤105中确定了观察角度的多个表面位置中的每一个执行步骤107。在步骤107中确定的可应用光值中的至少一些是基于针对照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值确定的。

步骤109包括基于在步骤101中获得的三维模型、在步骤101中获得的一个或多个纹理贴图、在步骤107中确定的可应用光值、以及在步骤103中确定的相机位置和取向(以及可选地，照明器的旋转)来呈现照明器的视觉表示。一个或多个纹理贴图可以包括要应用于照明器的标志和/或打印浮雕细节和/或调制图案。例如，这些打印浮雕细节和/或调制图案可以从打印轨迹模型中确定。步骤111包括显示在步骤109中呈现的视觉表示。

图6中示出了显示照明器的视觉表示的第二实施例。该第二实施例是图2的第一实施例的扩展。在图6的实施例中，在图2的步骤101和103之间执行步骤131、133、135、137和139，并且在步骤111之后重复步骤103。

在步骤131-139中，通过针对照明器的至少一个部分的三维模型中的每个表面位置呈现多个观察角度中的每一个观察角度的光值，来预呈现步骤107中使用的预定光值。在步骤131的第一次迭代中，选择在步骤101中获得的三维模型的重复部分之一的第一表面位置。接下来，在步骤133的第一次迭代中，选择观察角度中的第一观察角度。

例如，观察角度可以表达为单个三维向量或者水平角度和垂直角度的组合。例如，观察角度可以相对于表面位置以及相对于在该表面位置的表面取向。当照明器的材料不透明时，可以从比当照明器的材料半透明时更少的观察角度中选择观察角度。在这个阶段，观察角度独立于照明器的任何取向或任何相机位置和取向。步骤135包括为在步骤131中最后选择的表面位置呈现在步骤133中最后确定的观察角度的光值。

步骤135可以包括使用可定制的高端呈现流水线来获得表面上的位置在观察角度之上的局部亮度分布。因为步骤135是计算密集型步骤，所以它已经被包括在预呈现阶段中，即，它是“离线”执行的。这使得有可能使用所有需要的资源，并且通过光线跟踪和材料模型在物理上精确，以便从一开始就获得高质量的数据集。

对于在某个表面位置的某个观察角度获得的局部亮度分布优选地取决于在该表面位置的表面取向。这使得有可能例如确定朗伯分布，并且从而真实地呈现光效果。可以确定每个光源的局部亮度分布，并且然后进行组合。可以考虑以下三个因素来确定局部亮度分布：

·光的位置及其发射特性(例如，针对点光源的均匀分布)；

·表面位置和取向以及反射/衍射特性；

·相机及其内在值和外在值(后者包括观察角度)。

在步骤137中，确定是否存在至少一个观察角度，所述至少一个观察角度尚未被选择为在步骤131中最后选择的表面位置。如果是，则重复步骤133，并选择下一个观察角度。否则，执行步骤139。在步骤139中，确定是否存在在步骤133中尚未选择的重复部分的至少一个表面位置。如果是，则重复步骤131，并且选择重复部分的下一表面位置，在这之后在步骤133中为该下一表面位置选择第一观察角度。否则，执行步骤103。

在图6的实施例中，针对照明器的重复部分之一呈现光值。由于一个或多个光源和照明器相对于照明器的中心轴可旋转地对称，并且照明器的表面包括多个重复部分，因此在步骤107中，这些光值然后可以用于照明器的所有重复部分。

步骤135可以包括将预定光值存储在取决于角度的光照贴图中。在这种情况下，步骤107包括基于在步骤135中存储的取决于角度的光照贴图来确定可应用光值。如前所述，取决于相机位置和取向，照明器的表面可能看起来非常不同。这种光效果可以用取决于(观察)角度的光照贴图来近似，该光照贴图可以与可应用的观察角度结合使用，以获得正确的亮度或颜色。结果，当相机位置和/或取向改变时(或者照明器的取向改变时)，表示在特定位置处的对象表面上的亮度或颜色的可应用光值将改变，因为可应用的观察角度也改变。

如果将为三维模型的每个表面位置存储光值，并且光照贴图将需要为表面上的每一个位置存储许多观察角度的值，则这将是非常数据密集的。存储2048×2048个位置以及16个水平角度和16个垂直角度的亮度或颜色的贴图将需要存储超过一百万个值。可以降低分辨率并且可以使用插值来创建中间值，但是给出的示例已经处于真实呈现所需的分辨率的较低端。

然而，由于许多照明器相对于中心轴可旋转地对称、具有相对于照明器的中心轴可旋转地对称的一个或多个光源、并且具有包括多个重复部分的表面，因此没有必要为表面上的每一个位置存储唯一的光照贴图值，而只为单个重复部分(例如圆柱形结构的垂直切片)存储唯一的光照贴图值。然后，这些值可以重新用于其他部分，例如，通过对表面进行正确的UV参数化，其中坐标重复用于表面的重复部分。

替代地，步骤135可以包括基于预定光值训练机器学习模型。在该情况下，步骤107可以包括经由在步骤135中训练的机器学习模型来确定可应用光值。例如，可以使用将这些输入参数映射到期望的光值的函数，而不是使用光照贴图来减少针对从某个观察角度的某个表面位置呈现可应用光值(例如，颜色或亮度值)所需的数据。在本说明书中，这也被称为“压缩的光照贴图”。

该机器学习模型可以是神经网络或非线性回归模型的形式。可以创建神经网络，其具有作为输入的位置(模型表面上的UV坐标)和(一个或多个)观察角度(例如，表面点的水平和垂直观察角度)，以及作为输出的光值(其可以是灰度或某种颜色空间，诸如RGB或XYZ)。使用参考局部亮度分布，可以训练神经网络以对将实现映射的期望函数进行建模。可以相应地调整网络中获得看似合理的结果所需的权重或节点的数量，并且存储这些权重所需的数据大小将显著小于存储完整贴图(即，对于3D模型的所有表面位置)所需的数据大小。

如果在步骤135中训练了机器学习模型，则可以针对单个重复部分对其进行训练，并且然后可以在步骤107中将照明器上任何地方的表面位置映射到单个重复部分上的表面位置，或者可以针对照明器的所有重复部分对其进行训练。在后一种情况下，作为训练的结果，机器学习模型将学习重复部分是什么，使得没有冗余数据被存储。

可选地，该方法可以包括确定用于打印照明器的材料的附加步骤，并且步骤135可以包括取决于该材料预呈现预定光值。可选地，该方法可以包括确定一个或多个光源的一个或多个位置的附加步骤(例如，在存在多个光源或者如果存在不位于中心轴的中心中的单个光源的情况下)，并且步骤135可以包括取决于这些一个或多个位置预呈现预定光值。

如关于图2所述，在步骤139之后执行步骤103至111。然而，在已经执行了步骤111之后，重复步骤103。在步骤103的下一次迭代中，基于另外的用户输入来确定另外的相机位置和取向。例如，图5示出了在时间t2根据第二相机位置和第二相机取向的图3和图4的照明器31的视觉表示。

在步骤105和107的下一次迭代中，基于另外的相机位置和取向在三维模型的多个表面位置中的每一个上确定另外的观察角度，并且基于针对该表面位置确定的另外的观察角度和针对该表面位置或针对照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值，为多个表面位置中的每一个确定另外的可应用光值。基于针对照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值，确定另外的可应用光值中的至少一些。

在步骤109的下一次迭代中，基于三维模型、一个或多个纹理贴图、另外的可应用光值、以及另外的相机位置和取向来呈现照明器的另外的视觉表示。在步骤111的下一次迭代中，显示另外的视觉表示。步骤103-111可以重复多次。

在步骤109中，三维模型、一个或多个纹理贴图、以及另外的相机位置和取向可以被提供给呈现器，即着色器实施方式的可执行代码。只有另外的可应用光值可以被提供给该呈现器，或者(取决于角度的或压缩的)(一个或多个)光照贴图可以被提供给该呈现器。在后一种情况下，呈现器确定另外的可应用光值。

图7中示出了显示照明器的视觉表示的第三实施例。该第三实施例是图2的第一实施例的扩展。在图7的实施例中，已经预呈现了光值(例如，如关于图6所描述的)，但是仅针对所有可能的观察角度的子集，以进一步减少需要存储的值的数量。此外，步骤107由步骤151、153、155、157和159实现。

在步骤105中已经确定了在步骤104中选择的表面位置上的第一或下一观察角度之后，执行步骤151。步骤151包括确定针对在步骤105中确定的精确观察角度，光值是否已经被预定，例如，是否存在于光照贴图中。如果是，则执行步骤153。步骤153包括针对在步骤104中选择的表面位置或者针对照明器的不同部分的对应表面位置，获得与在步骤105中确定的精确观察角度相关联的光值。如果在步骤151中确定针对在步骤105中确定的精确观察角度没有预定光值，则执行步骤155。

步骤155包括确定在步骤105中确定的观察角度周围的至少两个另外的观察角度。步骤157包括基于在步骤155中确定的至少两个另外的观察角度和针对在步骤104中选择的表面位置或者针对照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值来确定至少两个相关光值。步骤159包括在步骤157中确定的至少两个相关光值之间进行插值。在已经执行了步骤153或步骤159之后，执行步骤108，并且该方法然后如图7中所示并且如关于图2所描述的进行。

图8中示出了显示照明器的视觉表示的第四实施例。该第四实施例是图2的第一实施例的扩展。在图8的实施例中，图2的步骤107由步骤171实现，并且图2的步骤109由步骤173实现。步骤171包括确定在步骤104中选择的表面位置的可应用光值，并且将该可应用光值包括在可应用光照贴图中。如果该光照贴图尚不存在，则可以在步骤171中创建该光照贴图。三维对象可以被单个光照贴图或被多个光照贴图覆盖。

步骤173包括通过基于在步骤171中确定/创建的一个或多个可应用光照贴图并由此基于可应用光值来呈现照明器的视觉表示，从而呈现照明器的视觉表示。关于图7描述的光照贴图是在呈现阶段中使用的常规光照贴图，为特定的相机位置和取向创建。它们不同于关于图6描述的取决于角度的光照贴图和压缩的光照贴图，其不是为特定的相机位置和取向创建的，而是为多个可能的观察角度创建的。

图9中示出了显示照明器的视觉表示的第五实施例。该第五实施例是图2的第一实施例的扩展。在图9的实施例中，从数字三维设计模型中提取三维模型和一个或多个纹理贴图。在图9的实施例中，步骤181在步骤101之前执行，并且步骤101由步骤183实现。步骤181包括接收照明器的数字三维设计模型，例如产品的完全详细的3D模型。数字三维设计模型包括照明器的纹理细节。步骤183包括基于在步骤181中接收的数字三维设计模型创建三维(基础)模型和一个或多个纹理贴图。

图10中示出了显示照明器的视觉表示的第六实施例。该第六实施例是图2的第一实施例的扩展。在图10的实施例中，步骤191至少部分地与步骤103并行执行，并且步骤109由步骤193实现。在替代实施例中，步骤191在步骤103之前或之后执行。步骤191包括确定用于打印照明器的用户指定的打印参数。步骤193包括基于在步骤191中确定的用户指定的打印参数来进一步呈现打印的照明器的视觉表示。例如，用户指定的参数可以指示打印层高度和/或宽度和/或照明器将由哪种材料制造。

可以组合图2和图6至图10的实施例中的多个。例如，图7至图10的一个或多个实施例可以与图6的实施例组合。

图11描绘了说明可以执行如参照图2和图6至图10所描述的方法的示例性数据处理系统的框图。

如图11中所示，数据处理系统300可以包括通过系统总线306耦合到存储器元件304的至少一个处理器302。如此，数据处理系统可以将程序代码存储在存储器元件304内。另外，处理器302可以执行经由系统总线306从存储器元件304访问的程序代码。在一个方面中，数据处理系统可以实施为适合于存储和/或执行程序代码的计算机。然而，应当领会，数据处理系统300可以以包括处理器和存储器的任何系统的形式来实施，该系统能够执行本说明书内描述的功能。

存储器元件304可以包括一个或多个物理存储器设备，诸如例如本地存储器308和一个或多个大容量存储设备310。本地存储器可以指一般在程序代码的实际执行期间使用的随机存取存储器或(多个)其他非持久性存储设备。大容量存储设备可以实施为硬盘驱动器或其他持久性数据存储设备。处理系统300还可以包括一个或多个高速缓冲存储器(未示出)，该一个或多个高速缓冲存储器提供至少一些程序代码的临时存储，以便减少在执行期间必须从大容量存储设备310检索程序代码的次数。例如，如果处理系统300是云计算平台的一部分，则处理系统300还可能能够使用另一处理系统的存储器元件。

描绘为输入设备312和输出设备314的输入/输出(I/O)设备可选地可以耦合到数据处理系统。输入设备的示例可以包括但不限于键盘、诸如鼠标的指向设备、或麦克风(例如用于声音和/或语音识别)等。输出设备的示例可以包括但不限于监视器或显示器、或扬声器等。输入和/或输出设备可以直接或通过中间的I/O控制器耦合到数据处理系统。

在实施例中，输入和输出设备可以实施为组合的输入/输出设备(在图11中以围绕输入设备312和输出设备314的虚线图示)。这种组合的设备的示例是触敏显示器，有时也称为“触摸屏显示器”或简称为“触摸屏”。在这样的实施例中，可以通过物理对象(诸如例如用户的手写笔或手指)在触摸屏显示器上或附近的移动来提供对设备的输入。

网络适配器316也可以耦合到数据处理系统以使得其能够通过中间的私有或公共网络变得耦合到其他系统、计算机系统、远程网络设备和/或远程存储设备。网络适配器可以包括用于接收由所述系统、设备和/或网络传送到数据处理系统300的数据的数据接收机，以及用于将数据从数据处理系统300传送到所述系统、设备和/或网络的数据发射机。调制解调器、线缆调制解调器和以太网卡是可以与数据处理系统300一起使用的不同类型的网络适配器的示例。

如图11中所绘制，存储器元件304可以存储应用程序318。在各种实施例中，应用程序318可以存储在本地存储器308、一个或多个大容量存储设备310中，或者与本地存储器和大容量存储设备分离。应当领会，数据处理系统300可以进一步执行可以促进应用程序318的执行的操作系统(图11中未示出)。以可执行程序代码的形式实施的应用程序318可以由数据处理系统300(例如由处理器302)执行。响应于执行应用程序，数据处理系统300可以被配置成执行本文描述的一个或多个操作或方法步骤。

图11示出了与网络适配器316分离的输入设备312和输出设备314。然而，附加地或替代地，输入可以经由网络适配器316接收，并且输出经由网络适配器316传送。例如，数据处理系统300可以是云服务器。在这种情况下，可以从充当终端的用户设备接收输入，并且可以将输出传送到充当终端的用户设备。

本发明的各种实施例可以实施为与计算机系统一起使用的程序产品，其中程序产品的(多个)程序定义实施例的功能(包括本文描述的方法)。在一个实施例中，(多个)程序可以包含在各种非暂时性计算机可读存储介质上，其中如本文所使用的，表述“非暂时性计算机可读存储介质”包括所有计算机可读介质，唯一的例外是暂时性传播信号。在另一个实施例中，(多个)程序可以包含在各种暂时性计算机可读存储介质上。说明性的计算机可读存储介质包括但不限于：(i)其上永久存储信息的不可写存储介质(例如，计算机内的只读存储器设备，诸如由CD-ROM驱动器可读的CD-ROM盘、ROM芯片、或任何类型的固态非易失性半导体存储器)；和(ii)其上存储可更改信息的可写存储介质(例如，闪存、软盘驱动器或硬盘驱动器内的软盘、或任何类型的固态随机存取半导体存储器)。计算机程序可以在本文描述的处理器302上运行。

本文使用的术语仅仅是出于描述特定的实施例的目的，并且不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”(“a”或“an”)和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清晰指示。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”(“comprise”和/或“comprising”)指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件、和/或其组。

以下权利要求中的所有装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作和等同物旨在包括用于与如具体要求保护的其他所要求保护的元件组合地执行功能的任何结构、材料或动作。出于说明的目的已经展现了本发明的实施例的描述，但不旨在穷尽或局限于所公开形式中的实施方式。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变型对于本领域普通技术人员将是清楚的。选取和描述实施例以便最好地解释本发明的原理和一些实际应用，并且使得本领域的其他普通技术人员能够针对具有适合于设想的特定用途的各种修改的各种实施例理解本发明。

Claims (15)

1.一种用于显示照明器的视觉表示的系统(1)，所述视觉表示包括由所述照明器之中或所述照明器之上的一个或多个激活的光源生成的光效果的表示，所述系统(1)包括：

至少一个输出接口(6)；和

至少一个处理器(5)，其被配置为：

-获得所述照明器的三维模型和与所述三维模型相关联的一个或多个纹理贴图，所述一个或多个光源和所述照明器相对于所述照明器的中心轴可旋转地对称，所述照明器的所述表面包括多个重复部分，

-基于用户输入确定相机位置和取向，

-基于所述相机位置和取向确定所述三维模型的多个表面位置中的每一个上的观察角度，

-针对所述多个表面位置中的每一个，基于针对所述表面位置确定的所述观察角度并进一步基于以下任一项来确定相应表面位置的可应用光值：

-针对所述表面位置预定的光值，或者

-针对所述照明器的不同部分的对应表面位置的光值，其中所述可应用光值中的至少一些是基于针对所述照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值确定的，

-基于所述三维模型、所述一个或多个纹理贴图、所述可应用光值、以及所述相机位置和取向，呈现所述照明器的所述视觉表示，以及

-经由所述至少一个输出接口(6)显示所述视觉表示。

2.根据权利要求1所述的系统(1)，其中所述至少一个处理器(5)被配置为：

-确定所述多个表面位置中的第一表面位置上的第一观察角度，

-确定围绕所述第一观察角度的至少两个观察角度，

-基于所述至少两个观察角度和针对所述第一表面位置或者针对所述照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值，确定至少两个相关光值，以及

-通过在所述至少两个相关光值之间进行插值来确定针对所述第一表面位置的第一可应用光值。

3.根据权利要求1所述的系统(1)，其中所述至少一个处理器(5)被配置成通过针对所述照明器的至少一个部分的所述三维模型中的每个表面位置呈现多个观察角度中的每一个观察角度的光值，来预呈现所述预定光值。

4.根据权利要求3所述的系统(1)，其中所述至少一个处理器(5)被配置成将所述预定光值存储在取决于角度的光照贴图中，并且基于所述取决于角度的光照贴图确定所述可应用光值。

5.根据权利要求3所述的系统(1)，其中所述至少一个处理器(5)被配置成基于所述预定光值来训练机器学习模型，并且经由所述机器学习模型来确定所述可应用光值。

6.根据权利要求3所述的系统(1)，其中所述至少一个处理器(5)被配置成确定用于打印所述照明器的材料，并且取决于所述材料预呈现所述预定光值。

7.根据权利要求3所述的系统(1)，其中所述至少一个处理器(5)被配置成基于所述一个或多个纹理贴图和/或基于计算机辅助设计文件来预呈现所述预定光值。

8.根据权利要求3所述的系统(1)，其中所述至少一个处理器(5)被配置成确定所述一个或多个光源的一个或多个位置，并取决于所述一个或多个位置预呈现所述预定光值。

9.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其中所述至少一个处理器(5)被配置为：

-确定包括所述可应用光值的一个或多个可应用光照贴图，以及

-通过基于所述一个或多个可应用光照贴图并由此基于所述可应用光值来呈现所述照明器的所述视觉表示，从而呈现所述照明器的所述视觉表示。

10.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其中所述至少一个处理器(5)被配置为：

-基于另外的用户输入确定另外的相机位置和取向；

-基于所述另外的相机位置和取向，确定所述三维模型的所述多个表面位置中的每一个上的另外的观察角度；

-针对所述多个表面位置中的每一个，基于针对所述表面位置确定的所述另外的观察角度并且进一步基于以下任一项来确定相应表面位置的另外的可应用光值：

-针对所述表面位置预定的光值，或者

-针对所述照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值，所述另外的可应用光值中的至少一些是基于针对所述照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值确定的，

-基于所述三维模型、所述一个或多个纹理贴图、所述另外的可应用光值、以及所述另外的相机位置和取向，呈现所述照明器的所述另外的视觉表示；以及

-经由所述至少一个输出接口(6)显示所述另外的视觉表示。

11.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其中所述三维模型是三维网格模型。

12.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其中所述至少一个处理器(5)被配置为：

-接收所述照明器的数字三维设计模型，以及

-通过基于所述数字三维设计模型创建所述三维模型和所述一个或多个纹理贴图，获得所述三维模型和所述一个或多个纹理贴图。

13.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其中所述至少一个处理器(5)被配置为：

-确定用于打印所述照明器的用户指定的打印参数，以及

-进一步基于所述用户指定的打印参数呈现所述打印的照明器的所述视觉表示。

14.一种显示照明器的视觉表示的方法，所述视觉表示包括由所述照明器之中或所述照明器之上的一个或多个激活的光源生成的光效果的表示，所述方法包括：

-获得(101)所述照明器的三维模型和与所述三维模型相关联的一个或多个纹理贴图，所述一个或多个光源和所述照明器相对于所述照明器的中心轴可旋转地对称，所述照明器的所述表面包括多个重复部分；

-基于用户输入确定(103)相机位置和取向；

-基于所述相机位置和取向，确定(105)所述三维模型的多个表面位置中的每一个上的观察角度；

-针对所述多个表面位置中的每一个，基于针对所述表面位置确定的所述观察角度并且进一步基于以下任一项来确定(107)相应表面位置的可应用光值：

-针对所述表面位置预定的光值，或者

-针对所述照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值，所述可应用光值中的至少一些是基于针对所述照明器的不同部分的对应表面位置预定的光值确定的；

-基于所述三维模型、所述一个或多个纹理贴图、所述可应用光值、以及所述相机位置和取向，呈现(109)所述照明器的所述视觉表示；以及

-显示(111)所述视觉表示。

15.一种用于计算设备的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括当所述计算机程序产品在所述计算设备的处理单元上运行时执行根据权利要求14所述的方法的计算机程序代码。