三维模型渲染方法、装置、介质及设备与流程

专利2026-01-26  16


本申请涉及计算机图形学,尤其是涉及到一种三维模型渲染方法、装置、介质及设备。


背景技术:

1、随着3d技术的不断进步,未来将会有越来越多的互联网应用以3d的方式呈现给用户,包括网络视讯、电子阅读、网络游戏、虚拟社区、电子商务、智能教育等等。

2、目前,通常采用标准的基于物理的渲染(physically based rending,pbr)技术渲染3d模型,而pbr专注于实现物理上正确的视觉效果,因此在创作风格化或专用领域的艺术作品时,其灵活性受到限制。例如,在智能教育领域,3d渲染的情感传递作用和教育场景的信息传达效率要比物理上正确的视觉效果更优先,舒适的视觉体验更容易在教育场景下被接受。特别是,在配合艺术家完成工作的过程中,发现了采用标准pbr技术的产出存在模型暗部视觉效果较差的问题。


技术实现思路

1、有鉴于此,本申请提供了一种三维模型渲染方法、装置、介质及电子设备,主要目的在于对三位模型渲染方式进行优化,提高渲染效果。

2、依据本申请的一个方面,提供了一种三维模型渲染方法,包括:

3、基于初始三维模型和贴图进行基础基于物理的渲染pbr渲染,得到基础三维模型;

4、在表面着色器中,基于法线和光源方向的点积自定义创建简易透光性的快速次表面散射算法,并基于所述快速次表面散射算法对所述基础三维模型进行计算,得到近似散射参数;

5、根据所述近似散射参数对所述基础三维模型进行渲染优化,并输出优化后的三维模型。

6、在一种实现方式中,所述基于初始三维模型和贴图进行基础pbr渲染,得到基础三维模型,包括:

7、根据初始三维模型,为所述初始三维模型赋予pbr材质;

8、为所述初始三维模型添加预设贴图,完成初始三维模型的pbr渲染。

9、在一种实现方式中,

10、所述根据初始三维模型,为所述初始三维模型赋予pbr材质,包括:根据pbr材质参数选择pbr材质,所述pbr材质参数包括反照率、法线贴图、金属度、粗糙度和环境光遮蔽中的一项或多项;

11、所述为所述初始三维模型添加预设贴图,完成初始三维模型的pbr渲染,包括:基于不同场景预设的不同预设表面颜色贴图,添加到对应场景的初始三维模型中,得到所述基础三维模型。

12、在一种实现方式中,所述在表面着色器中基于法线和光源方向的点积自定义创建简易透光性的快速次表面散射算法,包括:

13、在所述表面着色器中,使用特定的编译指令和结构体来定义光照模型和表面处理函数;

14、基于所述表面处理函数,自定义基于法线和光源方向的点积的所述快速次表面散射算法。

15、在一种实现方式中,

16、所述着色器类型为surface shader,在surface shader中定义surf函数作为所述表面处理函数,所述表面处理函数接受input结构体和inoutsurfaceoutput结构体作为参数,其中,input结构体包含纹理坐标和变量,surfaceoutput结构体用于输出表面属性。

17、在一种实现方式中,所述基于所述快速次表面散射算法对所述基础三维模型进行计算,得到近似散射参数,包括:

18、基于所述快速次表面散射算法,计算所述基础三维模型的每个像素的法线向量与光源方向向量之间的点积,作为所述近似散射参数。

19、在一种实现方式中,根据所述近似散射参数对所述基础三维模型进行渲染优化,包括:

20、基于每个像素的法线向量与光源方向向量之间的点积,以及根据所述点积确定的光源方位,对基础三维模型的像素颜色进行调整。

21、在一种实现方式中,所述基于每个像素的法线向量与光源方向向量之间的点积,以及根据所述点积确定的光源方位,对基础三维模型的像素颜色进行调整,包括:

22、计算每个像素处的法线向量与光源方向向量之间的点积;

23、根据点积值判断光源相对于表面的方位;

24、使用点积值调节光照的颜色和/或强度,以模拟透光性;

25、将调整后的光照颜色与漫反射光照模型结合,得到最终的像素颜色,其中,在光源位于法线反面时,将调整后的光照颜色作为最终颜色输出;在光源位于法线正面时,采用漫反射光照模型计算漫反射光照。

26、依据本申请的一个方面,提供了一种三维模型渲染装置,包括:

27、基础渲染单元,用于基于初始三维模型和贴图进行基础基于物理的渲染pbr渲染,得到基础三维模型;

28、快速次表面散射单元,用于在表面着色器中,基于法线和光源方向的点积自定义创建简易透光性的快速次表面散射算法,并基于所述快速次表面散射算法对所述基础三维模型进行计算,得到近似散射参数;

29、渲染优化单元,用于根据所述近似散射参数对所述基础三维模型进行渲染优化,并输出优化后的三维模型。

30、依据本申请的一个方面,提供了一种电子设备,包括存储器和处理器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述三维模型渲染方法。

31、借由上述技术方案,本申请提供的一种三维模型渲染方法、装置、介质及设备,在基础pbr渲染基础上,通过自定义快速次表面散射算法,以优化三维模型的渲染效果。

32、本申请提出的方案,可避免传统次表面散射复杂计算的耗时问题,通过快速次表面散射,即不直接模拟光线在物体内部的散射过程,而是采用快速次表面散射算法来近似散射效果,这种方法的计算速度通常非常快,适合用于对渲染速度有严格要求的应用,例如但不限于利用智能终端进行智能教学的应用场景。

33、具体实现中,可使用法线和光源方向的点积来创建具有简单透光效果的快速次表面散射算法,其中,透光性主要体现在当光源位于物体背面时,光线能够穿过物体,并使得物体看起来发亮,因此通过使用点积值并对其进行适当的调整,可以实现简单的透光性效果,这种方法在实时渲染应用中已经足够逼真且高效,可优化暗部视觉效果。

34、上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。



技术特征:

1.一种三维模型渲染方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于初始三维模型和贴图进行基础pbr渲染,得到基础三维模型,包括:

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述在表面着色器中基于法线和光源方向的点积自定义创建简易透光性的快速次表面散射算法,包括:

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述快速次表面散射算法对所述基础三维模型进行计算,得到近似散射参数,包括:

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,根据所述近似散射参数对所述基础三维模型进行渲染优化,包括:

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述基于每个像素的法线向量与光源方向向量之间的点积,以及根据所述点积确定的光源方位,对基础三维模型的像素颜色进行调整,包括:

9.一种三维模型渲染装置,其特征在于,包括:

10.一种电子设备,包括存储器和处理器,其特征在于,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至8任一项中所述的方法。


技术总结
本申请提供了一种三维模型渲染方法、装置、介质及设备,其中方法包括:基于初始三维模型和贴图进行基础基于物理的渲染PBR渲染,得到基础三维模型;在表面着色器中,基于法线和光源方向的点积自定义创建简易透光性的快速次表面散射算法,并基于所述快速次表面散射算法对所述基础三维模型进行计算,得到近似散射参数;根据所述近似散射参数对所述基础三维模型进行渲染优化,并输出优化后的三维模型。本申请可优化渲染效果。

技术研发人员:孟仁杰,谢雄平,薛原,程林,汪庭轩
受保护的技术使用者:北京雪地软件开发有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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