[发明专利]一种基于深度图模拟实时凹凸效果的视差映射方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体地，涉及一种基于深度图模拟实时凹凸效果的视差映射方法。

背景技术

随着图形学的发展，人们对计算机生成的图形的质量和速度要求越来越高，可以显著提高图形的真实感而实现代价适中的映射技术，同时也广泛的应用与游戏行业，以后游戏朝向真实照片级的画面方向发展，运用映射技术在3D绘图中的运用可增强3D物体的质感和层次感，极大程度上提高了画面的真实度。本发明是实现一种能够实时改变视角方向来提高场景或模型的真实感。

目前的模型表面的凹凸是一般是有法线贴图来实现，但是当相机拉近的时候，我们可以看到这种视觉的“假象”凹凸，但是这种凹凸虽然实现了视觉的凹凸，但是模型表面本身这个特点并没有改变，所以当视角与平面的角度越接近平行的时候，看上去很平，没有凹凸感，这种方法普遍应用于游戏中。

为了解决上述问题，需要基于其基础提出一种对凹凸映射的改良方法，视察映射和凹凸映射其宗旨是一样的，为的是能够以很小的代价实现模型表面上的一些比较粗糙细致的细节来对模型进行描述。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在视觉效果差、画面缺乏真实感和适用范围小等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于深度图模拟实时凹凸效果的视差映射方法，以实现视觉效果好、画面具有真实感和适用范围广的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于深度图模拟实时凹凸效果的视差映射方法，主要包括：

a、基于预设的游戏场景，设置3D场景或模型，并对3D场景或模型的贴图进行处理；

b、通过对3D场景或模型的贴图处理结果，采用射线追踪算法，得到用户视觉实现所看到点A真实的纹理像素，实现3D场景或模型的真实凹凸效果；

c、优化用户视觉实现所看到点A真实的纹理像素，得到该纹理像素的颜色值，并计算该纹理像素的光照值。

进一步地，在步骤a中，所述对3D场景或模型的贴图进行处理的操作，具体包括：

给3D场景或模型赋予漫反射贴图和法线贴图，并引入高度图；

高度图在法线贴图的一个alpha通道里；或者，高度图单独保存，但高度图必须和法线图相对应。

进一步地，所述步骤b，具体包括：

⑴视差映射的原理可以沿着视点方向平移纹理坐标来实现纹理图像的真实感绘制，不正确的纹理坐标偏移量将导致纹理图像的移动现象，通过纹理坐标值与高度值得能够得到用户所看到点A真实的纹理像素；

设定摄像机到A点的向量方向为射线跟踪的方向，而实际是模型表面的光经过发射后用户才看到物体颜色的，而这个方向规定为射线跟踪的反方向；

设定一个定制步长，而步长和迭代次数满足这样的一种关系：

；

依次把步进高度与曲面虚线高度值做比较，当步进的高度小于高度值高度，继续步进，直到步进的高度大于高度值高度，停止步进；

⑵设定最后一次步进与高度图和射线跟踪方向的交点分别设为Q1(a0,y0)和P1(a0,x0 )前一次步进与高度图和射线跟踪方向的交点分别为 P2(a1,x1)和Q2(a1,y1)；

利用数学原理同一直线上任意两点的斜率相等，能够看出P1P2和Q1Q2的相交点K（a3,m），由该四个点的坐标，利用斜率能够得到计算公式：

P1P2的斜率和P1和k点的斜率相同，得出计算公式（1）：

；

Q1Q2的斜率和Q1和K点的斜率相同，得出计算公式（2）：

；

由公式（1）、公式（2）得出K点的m值：

；

那么1-m的值就是K点的高度值，进而求得点的坐标，通过K点的坐标至少能够得出K点高度值、法线值、光照值和贴图颜色值；

⑶用K点的颜色值和高度值替代A点的高度值和颜色值，形成凹凸的效果。

进一步地，所述步骤c，具体包括：

基于计算得到的K值，采用mipmap过滤技术实现视觉化表现，将模型的贴图被处理成有一系列被预计算和优化过的图片组成的文件，贴图中每一个层级的小图都是有主图的一个特定比例的缩小而成的复制品。

在视差映射里有高度图，需要设定层次贴图，由GPU对模型的纹理分割成不同分辨率下的贴图类型：当相机靠近模型时，采用细节丰富的高分辨率贴图；当相机远离模型时，采用粗糙低分辨率下的贴图。