渲染3D场景的全局照明制造技术

该发明专利技术尤其涉及一种用于渲染三维场景的全局照明的计算机实现的方法。所述方法包括：提供包括三角形的集合以及一个或多个直接光源的3D场景、确定所述集合中的每个三角形具有低于阈值的面积、使用概率定律向所述集合中的每个三角形分配影响的半径、通过根据它们的影响的半径过滤出三角形来获得三角形的子集，所述三角形的子集中的三角形根据他们的影响的半径而被用作间接光源。

Global illumination for rendering 3D scenes

The invention is particularly concerned with a computer implementation of global illumination for rendering 3D scenes. The method includes: providing comprises a set of triangles and one or more direct light source 3D scenarios, determine each triangle in the set is below the threshold effect of each triangle distribution area, using the laws of probability to the set of the radius, according to their influence radius of triangle filter get a subset of the triangle triangle, a subset of the triangles according to their influence radius is used as indirect light source.

【技术实现步骤摘要】
渲染3D场景的全局照明
本专利技术涉及计算机程序和系统的领域，并且更具体地，涉及用于在大模型的上下文中渲染三维场景的全局照明的方法、系统和程序，所述场景例如通常在CAD应用场景中遇到的复杂场景。
技术介绍
市场上提供了用于对象的设计、工程、和制造的许多系统和程序。CAD是计算机辅助设计的首字母缩写，例如，其涉及用于设计对象的软件解决方案。CAE是计算机辅助工程的首字母缩写，例如，其涉及用于模拟未来产品的物理行为的软件解决方案。CAM是计算机辅助制造的首字母缩写，例如，其涉及用于定义制造过程和操作的软件解决方案。在这样的计算机辅助设计系统中，图形用户界面在该技术的效率方面扮演重要角色。可以将这些技术嵌入到产品生命周期管理(PLM)系统内。PLM是指一种商业策略，其帮助公司跨越经扩展的企业的概念地针对从概念到其寿命结束的产品的开发而共享产品数据、应用通用流程、利用企业知识。由DassaultSystèmes(在CATIA、ENOVIA、和DELMIA的商标下)所提供的PLM解决方案提供了组织产品工程知识的工程中心、管理制造工程知识的制造中心、以及使能企业集成和连接到工程中心和制造中心两者中的企业中心。所有这些系统提供了将产品、过程、资源联系起来的开放的对象模型以实现动态的、基于知识的产品创建和决策支持，其驱动了经优化的产品定义、制造准备、生产、和服务。光传输模拟是现实图像合成的重要组成部分。与该现象相关的研究成果的主体被称为“全局照明”，并且尽管其众所周知的物理定律，由于其高昂的计算成本而仍然是具有挑战性的问题，其对实时场景甚至具有更关键的结果。隐藏在如在KAJIYAJ，T.1986.Therenderingequation，ACMSiggraphComputerGraphics，vol.20，ACM，143-150中所讨论的渲染方程的递归性质之后，全局照明模拟已经在大量方法中得到解决，这是因为其带给特殊效果、预可视化、动画电影制作、和视频游戏的高度真实性。当前，可以区分两个研究路线。第一个是“交互式渲染”，其目的是快速提供全局照明的视觉上可信的近似。第二个是“离线渲染”，其将尽可能接近物理的解决方案作为目标。在可以用于实现用于“交互式渲染”的实时性能的各种策略中，利用远程入射辐射(radiance)的低频行为已被证明是有效的。例如，在WALTER，B.，FERNANDS，S.，ARBREE，A.，BALA，K.，DONIKIAN，M.和GREENBERG，D.P.2005.Lightcuts：ascalableapproachtoillumination.ACMTransactionsonGraphics(TOG)，vol.24，ACM，1098-1107中所讨论的分级辐射缓存方法通过计算场景的几何形状上的树来利用该属性，所述场景的几何形状存储多尺度辐射函数。假设间接光照是由位于场景表面上的虚拟点光(VPL)建模的，则该树的每个内部节点提供其相关子树的代表性辐射响应，并且一从远程的位置评估了辐射就用作其替代品。用于在给定的点(例如，未投影的图像像素)处评估入射辐射的节点的集合被称为光切割，这是因为聚集节点引起丢弃其子节点。已经提出了光切割聚集过程的多个高性能实现，但其中大部分依赖对树进行预先计算和保存，这可能具有显著的存储器和计算成本。Mittring等人(MITTRING，M.2007.Findingnextgen：Cryengfne2.ACMSIGGRAPH2007courses，ACM，97-121)引入了环境光遮蔽近似方法，该方法使用深度缓冲作为对场景的实际(有可能大的)几何形状的经济的、可随机访问的替代物，并且在屏幕空间中将光高速缓存参数化。很多种其他方法利用屏幕空间近似来降低某些光照效果的计算复杂度。然而，无论它们的实时和动态性能如何，这样的方法依赖于深度剥离和多视图渲染来考虑到场景的完整几何形状(即，超出第一深度层并且在视锥体之外)，这迅速负面地影响它们的本机速度。与屏幕空间方法相比，解决对象空间中的间接照明避免了这样的视点相关的伪像(artifacts)，而以较少的GPU友好的光高速缓存为代价。例如，如在KELLER，A.1997.Instantradiosity.Proceedingsofthe24thannualconferenceonComputergraphicsandinteractivetechniques，ACMPress/Addison-WesleyPublishingCo.，49-56中所讨论的即时辐射度(IR)方法对在由主要源所照明的几何形状上直接生成的次级点光源(被称为虚拟点光(或VPL))的集合有效。因此，VPL集合充当场景的间接光照的离散表示，并且允许在近似光反射时极大地减少计算。然而，扩展到海量数据需要大量的VPL。这是具有挑战性的，因为这么多VPL的生成和着色成本两者在动态场景中是禁止的。最后，在NALBACH，O.，RITSCHEL，T.和SEIDEL，H.-P.2014.Deepscreenspace.Proceedingsof18thmeetingoftheACMSIGGRAPHSymposiumonInteractive3DGraphicsandGames，ACM，79-86.2014中所讨论的深屏幕空间(DSS)方法提出利用屏幕空间辐射高速缓存和对象空间辐射高速缓存两者的优点。与对象空间策略相同的方式，该方法生成表面上VPL，甚至在可以仍然影响图像的遮蔽的几何形状上；并且与屏幕空间方法类似，其受益于本机GPU支持，其中，分割单元而不是光栅化器被用作表面采样器来生成VPL。然而，尽管DSS可以成功地用于渲染小到中等大小的场景，但是其不能处理较大的场景，其中实时约束施加对几何形状的抽取而不是对其进行细化。在该上下文内，仍然需要一种渲染三维场景的全局照明的经改进的方法。
技术实现思路
因此提供一种用于渲染三维场景的全局照明的计算机实现的方法。该方法包括：-提供包括三角形的集以及一个或多个直接光源的三维场景；-确定所述集合中的每个三角形ti具有低于阈值S0的面积；-使用概率定律向所述集合中的每个三角形分配影响的半径；-通过根据所述三角形的影响的半径过滤出三角形来获得三角形的子-通过对所述三维场景的三角形的集合进行光照来渲染所述三维场景，所述三角形的子中的三角形根据它们的影响的半径而被用作间接光源。该方法可以包括以下中的一个或多个：确定所述集合中的每个三角形具有低于所述阈值的面积包括：将所述三角形的集划分为：三角形的第一集合，其中，所述第一集合中的每个三角形具有低于所述阈值的面积；三角形的第二集合，其中，所述第二集合中的每个三角形具有高于所述阈值的面积；以及将所述第二集合中的每个三角形分割为三角形的第三集合，其中，所述第三集合中的每个三角形作为分割的结果而具有低于所述阈值的面积；并且其中使用概率定律向所述集合中的每个三角形分配影响的半径包括：使用概率定律来向所述第一集合和所述第三集合中的每个三角形分配影响的半径；以及获得三角形的子集包括：通过根据所述集合中的三角形的影响的半径而过滤出所述第一集合和所述第三集合中的三角形来获得三角形的子集；-包括：在确定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于渲染三维场景的全局照明的计算机实现的方法，包括：‑提供(S10)包括三角形的集台

【技术特征摘要】
2016.02.25 EP 16305221.01.一种用于渲染三维场景的全局照明的计算机实现的方法，包括：-提供(S10)包括三角形的集台以及一个或多个直接光源的三维场景；-确定(S30)所述集合中的每个三角形ti具有低于阈值S0的面积；-使用概率定律向所述集合中的每个三角形分配(S50)影响的半径；-通过根据所述三角形的影响的半径过滤出(S510)三角形来获得三角形的子集-通过对所述三维场景的三角形的集合进行光照来渲染(S80)所述三维场景，所述三角形的子集中的三角形根据它们的影响的半径而被用作间接光源。2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中，确定所述集合中的每个三角形具有低于所述阈值的面积包括：-将所述三角形的集台划分为：-三角形的第一集合(S310)，其中，所述第一集合中的每个三角形具有低于所述阈值的面积；-三角形的第二集合(S320)，其中，所述第二集合中的每个三角形具有高于所述阈值的面积；以及-将所述第二集合中的每个三角形分割(S322)为三角形的第三集合，其中，所述第三集合中的每个三角形作为分割的结果而具有低于所述阈值的面积；并且其中-使用概率定律向所述集合中的每个三角形分配影响的半径包括：使用概率定律来向所述第一集合和所述第三集合中的每个三角形分配影响的半径；以及-获得三角形的子集包括：通过根据所述集合中的三角形的影响的半径而过滤出所述第一集合和所述第三集合中的三角形来获得三角形的子集。3.根据权利要求1至2中的一项所述的计算机实现的方法，还包括：在确定了所述集合中的每个三角形具有低于阈值的面积之后：-根据所述概率定律将所述三角形的集合随机划分(S50)为三角形的N+2个子集；-丢弃(S510)包括被确定为对所述三维场景的渲染具有低贡献的三角形的所述三角形的N+2个子集中的一个子集，剩余的N+1个子集包括未丢弃的三角形。4.根据权利要求3所述的计算机实现的方法，其中，所述三角形的N+2个子集中的剩余子集包括所述集合中的三角形ti，以使得其中，A(ti)是三角形ti的表面面积，而S0是所述阈值。5.根据权利要求4所述的计算机实现的方法，其中，所述剩余子集中的每个三角形根据三角形处于子集中的概率而被分发(S520)在剩余子集中的一个中，所述概率由下式定义：其中，当k增加时Sk的值增加。6.根据权利要求5所述的计算机实现的方法，其中，设置Sk以使得Sk＝S0μk，其中μ＞1，并且μ的值是包括在[1；5]之间的实数。7.根据权利要求5所述的计算机实现的方法，其中，设置Sk以使得Sk＝S0μk，其中μ的值是由所定义的，其中Rscene是所述三维场景的半径。8.根据权利要求5至7中的一项所述的计算机实现的方法，还包括：在已经分发了所述剩...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·劳伦特，C·德拉朗德尔，G·德拉里维雷，T·鲍贝库尔，
申请(专利权)人：达索系统公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR