[发明专利]全视向的球体光场渲染方法

说明书

本发明涉及一种全视向的球体光场渲染方法，包括：预备步骤，即将相关文件进行预备输入与加载；预计算网格状密布于球体上的参考相机位置的深度图；移动渲染相机，其移动范围为所述球体表面，并计算、识别渲染相机四周包围其的参考相机；反投影渲染相机的像素，与所述四个参考相机进行深度测试；对通过深度测试的参考相机进行插值，得到的即为最终渲染的像素值。本发明能够快速且实时看到渲染的结果；可以从球面上任意角度观察物体，可以感受到更加真实的浸入感。

技术领域

本发明涉及一种计算机图形技术领域，具体地说是可实现利用多视点图像实时渲染真实物体的全视向的球体光场渲染方法。

背景技术

目前，公知的3D模型渲染引擎采用模型与材质贴图的组合，利用光栅化渲染管线渲染成图。当前游戏领域里的角色和场景大多是使用这种方法渲染得到的。然而随着虚拟现实技术的发展，此类人造的渲染结果因为缺少真实感，已经不符合人们的预期。

目前的渲染引擎主要存在以下两个问题：

第一、需要消耗大量的人力资源制造渲染数据，具体指建模师需要花费大量时间构建类似真实物体的模型，以及调试模型的材质与贴图使其外表接近真实物体，此过程可能需要反复迭代；

第二、渲染结果与真实物体有较大的区别，由于传统渲染引擎输入的三维模型与材质贴图都是手工制作的，因此无法保留物体的许多细节，而这些细节正是体现一个物体真实性的最好表达，因此渲染得到的图像和真实肉眼看到的图像总是有较大的区别。

以上问题普遍存在于现有的3D渲染引擎，于是本发明提出了一种渲染方法，其需要的数据可以利用相机拍摄得到省略了调试材质贴图的步骤；渲染结果更加逼真，增加了沉浸感；与传统渲染方法类似，本发明也提供“全视向”功能，即能从任意角度观察物体。

发明内容

本发明为克服现有的渲染引擎无法渲染真实物体的不足，旨在提供一种全视向的球体光场渲染方法，不仅可以实现实时渲染，更可利用多视点图像渲染出真实的物体各个视角的图像。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案包括如下步骤：

步骤一，预备步骤，即将相关文件进行预备输入与加载；

步骤二，预计算网格状密布于球体上的参考相机位置的深度图；

步骤三：移动渲染相机，其移动范围为所述球体表面，并计算、识别渲染相机四周包围其的四个参考相机；

步骤四：反投影渲染相机的像素，与所述四个参考相机进行深度测试；

步骤五，对通过深度测试的参考相机进行插值，得到的即为最终渲染的像素值。其中，步骤四中如果不存在通过深度测试的参考相机，则选取位于所述四个参考相机外圈的其他参考相机，直到有通过深度测试的存在。

其中，步骤四中的深度测试：点P到参考相机的光心的垂直距离为：P在此相机下的深度值记为Depth₁，同时取出参考相机预存深度图在Pixel_R处的深度值记为Depth₂，如果Depth₁＝Depth₂，则说明参考相机通过了点P的深度测试。

其中，步骤五中，完成深度测试后分别赋予四个参考相机权重，其计算公式为：其中在上文定义为从球心指向渲染相机的向量；定义为从球心指向参考相机的向量；W_R的取值范围为[0.5,∞)；

对W_R进行归一化后进而渲染相机在Pixel_D处的像素值为

其中R为通过深度测试的参考相机集合。