基于屏幕空間的實(shí)時(shí)反射方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于屏幕空間的實(shí)時(shí)反射方法，包括以下步驟：根據(jù)已知屏幕空間的像素位置、法線和相機(jī)方向得出像素的反射光線；根據(jù)上述得出的像素反射光線的反射方向利用步進(jìn)深度和每個(gè)像素的深度值得到較精確的反射像素；根據(jù)反射光線反射到屏幕空間每個(gè)像素的U，V紋理坐標(biāo)，判斷哪些像素處于屏幕邊緣根據(jù)反射面的光滑程度對(duì)整體進(jìn)行模糊處理，得到逼真的反射效果。達(dá)到簡(jiǎn)單快速且能實(shí)現(xiàn)逼真的反射效果的目的。
【專利說(shuō)明】基于屏幕空間的實(shí)時(shí)反射方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于屏幕空間的實(shí)時(shí)反射方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展，可編程技術(shù)的推廣和普及，人們對(duì)物體的可視化程度要 求也更高，為了實(shí)現(xiàn)虛擬的三維世界向更高端技術(shù)畫面的發(fā)展，要求計(jì)算機(jī)能完成更高效 浮點(diǎn)運(yùn)算和渲染速度輸出到顯示器上。在三維物體投射到屏幕過(guò)程中，需要用到GPU光柵 化，就是把三維場(chǎng)景幾何模型和色彩信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)上的像素的過(guò)程。這種高效的渲染 技術(shù)目前成為3D及時(shí)成像最受青睞的技術(shù)。而利用基于平面反射的方式來(lái)模擬場(chǎng)景中光 線的反射效果差強(qiáng)人意，這種方法存在繪制速度慢，占用內(nèi)存利用率，效率低的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種基于屏幕空間的實(shí)時(shí)反射方法，以實(shí) 現(xiàn)簡(jiǎn)單快速且能實(shí)現(xiàn)逼真的反射效果的優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0005] -種基于屏幕空間的實(shí)時(shí)反射方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟101、根據(jù)已知屏幕空間的像素位置、法線和相機(jī)方向得出像素的反射光線；
[0007] 步驟102、根據(jù)上述得出的像素反射光線的反射方向利用步進(jìn)深度和每個(gè)像素的 深度值得到較精確的反射像素；
[0008] 步驟103、根據(jù)反射光線反射到屏幕空間每個(gè)像素的U，V紋理坐標(biāo)，判斷哪些像素 處于屏幕邊緣；
[0009] 步驟104、根據(jù)反射面的光滑程度對(duì)整體進(jìn)行模糊處理，得到逼真的反射效果。
[0010] 優(yōu)選的，所述步驟101具體為：所述屏幕空間中的像素位置從渲染目標(biāo)中得到，相 機(jī)即觀察點(diǎn)，由觀察點(diǎn)到反射面的方向，和屏幕空間像素映射到平面的像素位置和法線信 息，并根據(jù)光的反射定律，得到經(jīng)過(guò)平面反射到目標(biāo)物體的反射向量。
[0011] 優(yōu)選的，所述步驟102具體為：為了提高計(jì)算效率，對(duì)反射向量限定了一定的長(zhǎng) 度，已知步進(jìn)的次數(shù)，用下面的公式來(lái)表示步進(jìn)長(zhǎng)度：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于屏幕空間的實(shí)時(shí)反射方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟101、根據(jù)已知屏幕空間的像素位置、法線和相機(jī)方向得出像素的反射光線； 步驟102、根據(jù)上述得出的像素反射光線的反射方向利用步進(jìn)深度和每個(gè)像素的深度 值得到較精確的反射像素； 步驟103、根據(jù)反射光線反射到屏幕空間每個(gè)像素的U，V紋理坐標(biāo)，判斷哪些像素處于 屏.邊緣； 步驟104、根據(jù)反射面的光滑程度對(duì)整體進(jìn)行模糊處理，得到逼真的反射效果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于屏幕空間的實(shí)時(shí)反射方法，其特征在于，所述步驟101具 體為：所述屏幕空間中的像素位置從渲染目標(biāo)中得到，相機(jī)即觀察點(diǎn)，由觀察點(diǎn)到反射面的 方向，和屏幕空間像素映射到平面的像素位置和法線信息，并根據(jù)光的反射定律，得到經(jīng)過(guò) 平面反射到目標(biāo)物體的反射向量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于屏幕空間的實(shí)時(shí)反射方法，其特征在于，所述步驟 102具體為：為了提高計(jì)算效率，對(duì)反射向量限定了一定的長(zhǎng)度，已知步進(jìn)的次數(shù)，用下面 的公式來(lái)表示步進(jìn)長(zhǎng)度： C=^其中Llim為反射方向的最大的反射長(zhǎng)度，N為步進(jìn)的次數(shù)，C為步進(jìn)長(zhǎng)度; N? 根據(jù)反射光線的方向，和上述求得的步進(jìn)長(zhǎng)度獲得步進(jìn)的1?度，每一次步進(jìn)的1?度就 會(huì)與像素的深度值做比較，如果步進(jìn)高度小于該點(diǎn)像素的深度值，以等步長(zhǎng)步進(jìn)，直到步進(jìn) 到步進(jìn)高度不小于像素的深度值為止。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于屏幕空間的實(shí)時(shí)反射方法，其特征在于，所述步驟103中 判斷屏幕空間的那些像素處于屏幕邊緣具體為： 設(shè)定一個(gè)表示靠近邊緣像素的系數(shù)，對(duì)U，V坐標(biāo)的絕對(duì)值取最大值得到極值，當(dāng)取V坐 標(biāo)的極值時(shí)，對(duì)縱向的紋理坐標(biāo)進(jìn)行模糊，當(dāng)取U坐標(biāo)的極值時(shí)，對(duì)橫向的紋理進(jìn)行模糊， 模糊的程度取決于U，V坐標(biāo)的取極值的大小，當(dāng)取值越大時(shí)，越靠近邊緣，模糊度力度較 大，當(dāng)取值小時(shí)，模糊度力度較小。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于屏幕空間的實(shí)時(shí)反射方法，其特征在于，所述步驟104具 體為： 預(yù)先為所計(jì)算的目標(biāo)像素設(shè)置多組像素FL0AT4的偏移值； 根據(jù)屏幕空間的每個(gè)像素U，V紋理坐標(biāo)，得到該像素映射到屏幕空間的位置，每個(gè)像 素都設(shè)定多組偏移像素，根據(jù)目標(biāo)像素在屏幕空間的顏色值和深度信息以及偏移值，得到 多組偏移像素中每個(gè)偏移像素的顏色值和深度信息，將目標(biāo)像素的深度值與偏移像素深度 值作比較判斷偏移像素是否有效； 并設(shè)定一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)判定為有效像素的時(shí)候，以公差為1累加的方式計(jì)算遍歷偏移 像素的有效次數(shù)；多組偏移像素全部遍歷后，得到每個(gè)目標(biāo)像素周圍的有效偏移像素，把得 到的有效偏移像素和目標(biāo)像素顏色值累加除以對(duì)有效像素的計(jì)算次數(shù)，從而得到該目標(biāo)像 素的顏色值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于屏幕空間的實(shí)時(shí)反射方法，其特征在于，所述每個(gè)像素 都設(shè)定多組偏移像素中，偏移像素設(shè)定為8個(gè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于屏幕空間的實(shí)時(shí)反射方法，其特征在于，所述步驟104中 將目標(biāo)像素的深度值與偏移像素深度值作比較判斷偏移像素是否有效判斷公式為：
9 其中，Td為偏移像素深度值，Od為目標(biāo)像素深度值。
【文檔編號(hào)】G06T15/06GK104240286SQ201410447103
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】張翼 申請(qǐng)人:無(wú)錫梵天信息技術(shù)股份有限公司