[发明专利]以内外存交换方式实现基于点的全局光照效果的渲染方法

权利要求书

1.以内外存交换方式实现基于点的全局光照效果的渲染方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一：利用已有直接光照的场景数据经过采样生成包含直接光照数据的点云文件，点云文件是由内存分块逐步写出到外存中储存；

步骤二：将步骤一中生成的点云文件进行Morton编码，使外存中存放的点云文件是有序的Morton编码；

步骤三：步骤二中Morton编码后的点云文件，其数据点三维空间的信息对应三维Z-curve曲线，以内外存交换的方式构建一棵八叉树，最后整棵点云树层次结构存储到外存文件中；

步骤四：利用步骤三中构建的八叉树来渲染带有全局光照效果的场景。

2.如权利要求1所述的以内外存交换方式实现基于点的全局光照效果的渲染方法，其特征是，所述步骤一具体包括如下步骤：

步骤(1.1)：使用的建模工具导出物体几何信息被细分成了小面片，利用渲染引擎渲染三维场景，场景中物体几何的小面片信息拥有了直接光照效果后对小面片进行采样，保存采样点的法向、面积、位置即取中心点以及直接光照值；

步骤(1.2)：将保存到内存中的采样点信息存储到外存中，以点云文件的形式存放。

3.如权利要求1所述的以内外存交换方式实现基于点的全局光照效果的渲染方法，其特征是，所述步骤二具体包括如下步骤：

步骤(2.1)：首先将步骤一中生成的点云文件中的点进行Morton编码预处理，将点云文件中缓存的点的位置是浮点类型进行空间映射变换为正整数；

步骤(2.2)：将点云坐标转换到正整数空间后，依次沿着x,y,z方向，转化为二进制表示形式，然后将三维数据转化为一维空间中二进制数据；

步骤(2.3)：将点云数据转化为Morton编码后，对编码后的点云数据进行排序，得到有序的Morton编码。

4.如权利要求1所述的以内外存交换方式实现基于点的全局光照效果的渲染方法，其特征是，所述步骤三中：得到Morton编码有序的点云文件后，三维空间的点对应三维Z-curve曲线，隐含了一棵空间八叉树，边读入有序的点，边通过深度优先遍历的方法自底向上构建八叉树。

5.如权利要求1所述的以内外存交换方式实现基于点的全局光照效果的渲染方法，其特征是，所述步骤四包括以下步骤：

步骤(4.1)：在进行渲染着色时，可利用多核处理器的多线程同时进行多个着色点的渲染着色；

步骤(4.2)：在多个线程在遍历八叉树时，同时访问叶子结点和中间结点，由于只能加载八叉树的部分区域到内存中，叶子结点和中间结点被分别进行隐式分页处理，各个线程访问时，需要保证同一时刻只有一个线程能访问该内存页；

步骤(4.3)：在内存的调度方式上，采用二级缓存的思想进行调度，即共享缓存之上每个线程有自己的局部缓存，当一个线程需要访问某一页，首先从其本身的局部缓存进行查找，如果该页没有找到，访问共享缓存进行查找，共享缓存或者直接提供查找的页，或者从磁盘中加载到共享缓存中，由于在着色时，访问的中间结点次数要多于叶子结点，所以将3/4的内存分配给中间结点，1/4的内存分配给叶子中的点。

6.如权利要求3所述的以内外存交换方式实现基于点的全局光照效果的渲染方法，其特征是，所述步骤(2.1)中将点云文件中缓存的点的位置是浮点类型进行空间映射变换为正整数，具体为：根据场景的包围盒，将点云中的点转换到正整数空间，在引擎构建场景树时，获取整个场景空间的包围盒，对x,y,z方向的数据均扩大2²¹整数倍，使用64-bit的二进制数来表示点云文件中的点，变换方法如公式(2)所示：

coordinate[i]＝(unsigned int)(p[i]-worldB min[i])/

(worldB max[i]-worldB min[i])*2²¹  公式(2)

其中，p[i]是所要转换的浮点数坐标，i＝0，1，2下标表示点位置的x、y、z坐标，wordB max和wordB min分别表示场景按坐标轴对齐包围盒的两个最大点和最小点，coordinate是映射得到的整数坐标。