一种用于终端展示的三维模型处理方法技术

本发明专利技术公开了一种用于终端展示的三维模型处理方法，包括：根据预先确定的材质转换方法，将生成的三维模型材质转化为PBR材质；采用二次误差度量方法对生成的三维模型进行模型简化；采用浮点数量化方法对简化后三维模型或层级划分后层级三维模型的几何信息进行离散化，以实现对三维模型或层级三维模型的压缩；按照分辨率将压缩后三维模型或简化后三维模型的三角面片划分为多个层级，每个层级包含的所有三角面片组成与该层级对应的层级三维模型；将经过模型材质转化、模型简化、模型压缩以及模型层级划分处理后的所有层级三维模型按照层级的优先级依次传输至终端进行渲染，或传输至终端按照层级的优先级依次进行渲染。

【技术实现步骤摘要】
一种用于终端展示的三维模型处理方法
本专利技术涉及图形学领域，具体涉及一种用于终端展示的三维模型处理方法。
技术介绍
随着HTML5及VR/AR等技术的快速发展，在终端上进行三维模型的展示与编辑相关的需求已经越来越常见。但是将建好的三维模型传输至终端并显示的过程中会存在很多问题，具体如下：(1)建模工具生成的三维模型材质与终端使用的渲染模型材质不一致，直接会造成三维模型的渲染过程混乱以及影响渲染质量。(2)建模工具生成的三维模型较精细，包含大量的三角面片，在终端渲染的时候，会占用终端处理器较大的运行内存，增加终端处理器的计算开销，降低渲染效率，且不能根据视觉需求进行渲染产品的精度调整。(3)建模工具生成的三维模型包含大量的三角面片，以至于三维模型的存储容量很大，这会降低三维模型的传输效率。(4)由于建好的三维模型在终端仅以一种精度展示，会影响用户的交互体验效果。(5)三维模型在传输的过程中会存在安全隐患。因此，迫切地需要将生成的三维模型导成标准的可用于终端快速展示的模型，使得该三维模型能够保证渲染质量，降低终端处理器开销，满足用户交互体验效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于终端展示的三维模型处理方法，该方法对生成的三维模型进行模型简化、模型压缩、模型LOD支持、模型材质转化处理，使得处理后的三维模型能够在各种渲染模型材质中进行渲染，提高三维模型的渲染普适性，且使三维模型在保证渲染质量的基础上，降低终端处理器开销，满足用户交互体验效果。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种用于终端展示的三维模型处理方法，包括以下步骤：模型材质转化：根据预先确定的材质转换方法，将生成的三维模型材质转化为通用PBR材质；模型简化：采用二次误差度量方法对生成的三维模型进行模型简化；模型压缩：采用浮点数量化方法对简化后三维模型或层级划分后层级三维模型的几何信息进行离散化，以实现对三维模型或层级三维模型的压缩；模型层级划分：按照分辨率将压缩后三维模型或简化后三维模型的三角面片划分为多个层级，每个层级包含的所有三角面片组成与该层级对应的层级三维模型；模型传输和渲染：将经过模型材质转化、模型简化、模型压缩以及模型层级划分处理后的所有层级三维模型按照层级的优先级依次传输至终端进行渲染，或传输至终端按照层级的优先级依次进行渲染。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果为：本专利技术提供的用于终端展示的三维模型处理方法，采用统一的标准对三维模型材质进行转化，以适应终端渲染模型材质，提供三维模型的渲染普适性。将三维模型按照层级进行划分，使模型根据用户体验需求进行不同层级(分辨率)的渲染显示，在满足用户体验效果的同时，降低终端处理器的开销，提升渲染效率。对三维模型进行简化和压缩，降低三维模型的传输时间，进而提高用户体验效果。附图说明图1是实施例提供的用于终端展示的三维模型处理方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。图1是实施例提供的用于终端展示的三维模型处理方法的流程示意图。如图1所示，本实施例提供的三维模型处理方法包括以下步骤：S101，根据预先确定的材质转换方法，将生成的三维模型材质转化为PBR材质。实现应用中，建模工具生成的三维模型材质与终端使用的渲染模型材质不一致，会造成三维模型的渲染过程混乱以及影响渲染质量，因此，S101提供一种材质转换方法，利用该材质转换方法将建模工具生成的材质参数转化为标准的基于物理渲染(PhysicallyBasedRendering，PRB)材质参数，以尽可能少地失去生成的三维模型的外观材质信息。具体地，预先确定的材质转换方法为：经过大量实验观察和结合渲染公式，发现basecolor主要受diffusecolor、reflectcolor以及FresnelIOR影响，并且关系复杂，因此，在实际转化过程中，通过对大量专家的实验数据进行统计，得到具体的转换方式，具体地，对于PBR材质中的basecolor：首先，将输入的颜色值转换到HSV空间，同时，对FresnelIOR进行对数空间的变换；然后，以diffusecolor，reflectcolor，以及FresnelIOR为变量，以baseColor为目标值，对采集数据进行五阶多项式拟合，获得相应参数，形成拟合函数I；最后，根据输入的diffusecolor，reflectcolor，以及FresnelIOR和拟合函数I获得basecolor，并将basecolor转换到RGB颜色空间，获得最终basecolor。经研究，roughness与specular主要由basecolor、reflectcolor、glossiness以及FresnelIOR控制；为了便于后面的计算，定义：其中，reflectHSV.z和basecolorHSV.z分别为reflectcolor与basecolor转换到HSV空间后的亮度值。在roughness的转换过程中，使用经验性公式进行参数计算，具体地，对于PBR材质中的roughness：其中，γ在m3＜0时，取值为-0.1，否则为0；specularHSV.z为specular转换到HSV空间后的亮度值；对于PBR材质中的specular：与roughness计算过程基本类似，具体为：其中，γ在m3＜0时，取值为-0.1，否则为0；reflectHSV.z为reflect转换到HSV空间后的亮度值；对于PBR材质中的metallic：metallic＝m1+m2+λm3其中，λ在m3＜0时，取值为0.2，m3＞0时，取值为0.8；对于PBR材质中的transparency，以refractcolor的强度值作为transparency参数值。S102，采用二次误差度量方法对生成的三维模型进行模型简化。由于建模导出的三维模型通常包含大量细节，以至于三角面片数量过多。终端使用时，如果三角面片数量过大，即过大的使用场景极有可能会导致终端处理器资源的不足，以影响终端使用效果，因此，需要对单位模型进行简化。本实施例中，除了采用二次误差度量方法对模型进行简化外，还可以采用以下方法对三维模型进行简化：(1)通过对三维模型中几何变化显著的位置引入虚拟边界，并将虚拟边界的边界约束添加至对应顶点的二次误差矩阵中；(2)对边进行预检查以确定该边对应面片的法向变化程度，并根据法向变化程度与该边的二次误差矩阵确定边的简化优先级；(3)按照简化优先级，迭代收缩最小二次误差对应的边，并更新所有关联面片对应的边的二次误差矩阵和简化优先级，满足迭代终止条件后，输出自动简化生成的三维模型。其中，步骤(1)的具体过程为：对于面片f，计算所述面片f对应的二次误差矩阵Qf，计算公式为：Qf＝(A,b,c)＝(n·nT,d·n,d2)，其中，面片f的平面方程为n·(x-v)＝0，n为面片f的法向量，v为平面上任一点，d为-n·v；当面片f中的边e＝(v0,v1)对应的两个面片的法向差超过预设阈值时，对边e增加边界约束Qe，所述边界约束Qe的定义与Qf相同，仅是边界约束Qe中定义中的(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于终端展示的三维模型处理方法，包括以下步骤：模型材质转化：根据预先确定的材质转换方法，将生成的三维模型材质转化为PBR材质；模型简化：采用二次误差度量方法对生成的三维模型进行模型简化；模型压缩：采用浮点数量化方法对简化后三维模型或层级划分后层级三维模型的几何信息进行离散化，以实现对三维模型或层级三维模型的压缩；模型层级划分：按照分辨率将压缩后三维模型或简化后三维模型的三角面片划分为多个层级，每个层级包含的所有三角面片组成与该层级对应的层级三维模型；模型传输和渲染：将经过模型材质转化、模型简化、模型压缩以及模型层级划分处理后的所有层级三维模型按照层级的优先级依次传输至终端进行渲染，或传输至终端按照层级的优先级依次进行渲染。

【技术特征摘要】
1.一种用于终端展示的三维模型处理方法，包括以下步骤：模型材质转化：根据预先确定的材质转换方法，将生成的三维模型材质转化为PBR材质；模型简化：采用二次误差度量方法对生成的三维模型进行模型简化；模型压缩：采用浮点数量化方法对简化后三维模型或层级划分后层级三维模型的几何信息进行离散化，以实现对三维模型或层级三维模型的压缩；模型层级划分：按照分辨率将压缩后三维模型或简化后三维模型的三角面片划分为多个层级，每个层级包含的所有三角面片组成与该层级对应的层级三维模型；模型传输和渲染：将经过模型材质转化、模型简化、模型压缩以及模型层级划分处理后的所有层级三维模型按照层级的优先级依次传输至终端进行渲染，或传输至终端按照层级的优先级依次进行渲染。2.如权利要求1所述的用于终端展示的三维模型处理方法，其特征在于，所述预先确定的材质转换方法为：对于PBR材质中的basecolor：首先，将输入的颜色值转换到HSV空间，同时，对FresnelIOR进行对数空间的变换；然后，以diffusecolor，reflectcolor，以及FresnelIOR为变量，以basecolor为目标值，对采集数据进行五阶多项式拟合，获得相应参数，形成拟合函数I；最后，根据输入的diffusecolor，reflectcolor，以及FresnelIOR和拟合函数I获得basecolor，并将basecolor转换到颜色空间，获得最终basecolor；对于PBR材质中的roughness：其中，γ在m3＜0时，取值为-0.1，否则为0；specularHSV.z为specular转换到HSV空间后的亮度值；对于PBR材质中的specular：其中，γ在m3＜0时，取值为-0.1，否则为0；reflectHSV.z为reflectcolor转换到HSV空间后的亮度值；对于PBR材质中的metallic：metallic＝m1+m2+λm3其中，λ在m3＜0时，取值为0.2，m3＞0时，取值为0.8；对于PBR材质中的transparency，以refractcolor的强度值作为transparency参数值，其中，reflectHSV.z和basecolorHSV.z分别为reflectcolor与basecolor转换到HSV空间后的亮度值。3.如权利要求1所述的用于终端展示的三维模型处理方法，其特征在于，采用以下方法对三维模型进行简化：通过对三维模型中几何变化显著的位置引入虚拟边界，并将虚拟边界的边界约束添加至对应顶点的二次误差矩阵中；对边进行预检查以...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐睿，郑家祥，
申请(专利权)人：杭州群核信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33