[发明专利]一种屏幕空间镜头水珠实时渲染方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机视觉特效，具体涉及一种屏幕空间镜头水珠实时渲染方法。

背景技术

在图形学的虚拟仿真和游戏设计领域，我们需要给电脑用户的屏幕添加镜头上的水珠这样的视觉特效。这种视觉特效增强了视觉真实性和用户的使用体验。我们从国内外对该特效的研究论文中，了解到目前模拟这种视觉特效使用的方法包括SPH(光滑粒子动力学)和水珠的高度信息纹理，使用SPH来模拟该特效虽然可以达到较高视觉效果，但是这种渲染方法计算过程非常复杂，很难在普通计算机硬件平台上达到实时渲染，使用水珠的高度信息纹理，需要预先获得这样的高度纹理，然后计算法向量信息，再进行光线折射、反射和考虑菲涅尔定律的光照渲染计算，因此水珠的形状和视觉效果受高度纹理的限制，而且高度纹理的获取方法和纹理的分辨率限制了视觉效果的精确性和逼真性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种屏幕空间镜头水珠实时渲染方法，解决了目前用于渲染屏幕空间镜头水珠的方法太过复杂，视觉效果的精确性和逼真性不够的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种屏幕空间镜头水珠实时渲染方法，包括以下步骤：

用着色语言渲染到场景纹理Texture_Scene，将Texture_Scene传入屏幕水珠渲染PASS_WaterDropRender；

向Pass_WaterDropRender导入一张随机数噪声纹理Texture_RandomNoise和一张Simplex噪声纹理Texture_SimplexNoise；

通过对随机噪声纹理Texture_RandomNoise的噪音值采样计算，获取水珠可以在屏幕上出现的多个随机位置；

生成水珠在屏幕上的随机边界曲线；

简化水珠曲面；

对水珠曲面进行光纤折射渲染。

更进一步的技术方案是上述生成水珠在屏幕上的随机边界曲线，是利用Simplex噪声纹理的Texture_SimplexNoise来生成，首先在噪声纹理Texture_RandomNoise中获取一对随机坐标，作为水珠的屏幕中心点，在屏幕空间中设定遍历到一个UiVj像素点，屏幕中心点与UiVj像素点的线段为UiVj像素段，则UiVj像素段经过边界曲线的点为边界曲线点，边界曲线点到屏幕中心点的长度通过以下方法得到：

设一基准点,其与屏幕中心点的线段平行于Y轴，且方向指向Y轴正方向，从线段开始，将水珠边界曲线等分为N份，通过UiVj像素段和基准点到屏幕中心点的线段，利用夹角公式

cos(a)=OB·OA|OB|*|OA|]]>

来计算UiVj像素段属于哪个等分区，采用

Index=floor(aΔβ)]]>

计算分区索引Index，其中Δβ表示每个等分区的夹角，即

Δβ=2πN]]>

得到Index的情况下，将Simplex噪声纹理Texture_SimplexNoise中像素位置颜色的红色分量的值Texel_Red取出，将Texel_Red乘以一个缩放因子θ得出边界曲线点到屏幕中心点的长度；