[发明专利]一种基于帧间抖动的平滑渲染方法

说明书

本发明公开了一种基于帧间抖动的平滑渲染方法，属于3D实时渲染领域，包含如下步骤：生成低差异随机序列；根据生成的低差异序列，对投影矩阵ProjectMatrix偏移抖动，进而生成偏移抖动的投影矩阵；多帧生成像素的多个子像素；采样子像素当前帧的像素值；累加多帧实现平滑算法；色调映射处理闪烁；Clamp截断处理模糊。本发明提供一种基于帧间抖动的平滑渲染方法，通过累加多帧相邻像素的子像素颜色值提升了网格物体渲染过程中画面的平滑感，在保持画面效果的同时避免创建太多几何缓冲区极大降低了性能开销，可作为室内渲染领域渲染的可行优化方案。

技术领域

本发明属于3D实时渲染领域，尤其涉及一种基于帧间抖动的平滑渲染方法。

背景技术

现有的3D实时平滑渲染方法：

基于硬件提供的几何缓冲区像素多重采样方法，在渲染开始前创建法线、粗糙度、金属都、高光、基础颜色多张渲染目标纹理，在基于延时渲染策略的渲染管线里，由于几何缓冲区存储大量数据造成了严重的性能问题，同时采样只局限在一个像素内。

该类方法的主要缺陷：

渲染画面主要有两种不平滑问题，

一种是几何的突变，当视角变化时，物体边缘产生强烈的锯齿感；

一种是着色的突变，相邻区域的像素颜色值差别太大，当视角变化时，交界处出现强烈的锯齿感。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供一种基于帧间抖动的平滑渲染方法，通过累加多帧相邻像素的子像素颜色值提升了网格物体渲染过程中画面的平滑感，在保持画面效果的同时避免创建太多几何缓冲区极大降低了性能开销，可作为室内渲染领域渲染的可行优化方案。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于帧间抖动的平滑渲染方法，具体包含如下步骤：

步骤1，采用哈姆斯利Hammersley低差异随机序列，用于把任意顺序的整数映射为[0,1]的均匀随机的低差异序列，通过函数Hammersley和倒根函数RadicalInverse实现；

步骤2，根据步骤1生成的低差异序列，对投影矩阵ProjectMatrix进行偏移抖动，进而生成偏移抖动的投影矩阵，新的投影矩阵偏移摄像机渲染的一帧；

步骤3，多帧生成像素的多个子像素，每一帧摄像机根据新的抖动偏移渲染像素的子像素；

步骤4，采样子像素当前帧的像素值，从当前帧的渲染目标纹理中取得；

步骤5，累加多帧实现平滑算法，每一帧对应像素的一个子像素，采样每一帧后进行加权累加；

步骤6，色调映射处理闪烁，由于累加多帧时相邻子像素的颜色值差异太大会导致闪烁，需做色调映射对颜色值的范围进行限制，降低闪烁；

步骤7，Clamp截断处理模糊，在相机移动时，像素会累加上一帧的相同位置的像素导致模糊，需要进行截断处理，舍弃上一帧的像素值。

作为本发明一种基于帧间抖动的平滑渲染方法的进一步优选方案，在步骤1中，所述低差异序列是一种分布在[0,1]空间中的点集；

采用哈姆斯利Hammersley低差异序列，此序列可把任意顺序的整数映射为[0,1]的均匀随机的低差异序列，通过函数Hammersley和倒根函数RadicalInverse实现。

作为本发明一种基于帧间抖动的平滑渲染方法的进一步优选方案，所述步骤2具体如下：根据步骤1生成的低差异序列，对投影矩阵ProjectMatrix进行偏移抖动,因为投影矩阵对观察坐标系的顶点变换归一化后为标准设备坐标系，对投影矩阵的抖动恰好使其对应于像素的子像素位置