3D光场渲染方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种3D光场渲染方法及装置，该方法包括：对3D模型进行空间变换后生成3D场景；在3D场景上均设置多个摄像机进行拍照采集获得多个以摄像机为中心的3D场景；对多个以摄像机为中心的3D场景进行剪切变换获得多个齐次裁剪的3D场景；对多个齐次裁剪的3D场景对应的Y轴进行透视除法获得多个规格化设备空间；对多个规格化设备空间进行光栅化处理获得多个窗口空间；对多个窗口空间进行片元着色，获得一个包含多个视角图像信息的帧缓存对象；使用帧缓存对象为屏幕上绘制的空白长方形进行上色，获得裸眼3D光场信息；将裸眼3D光场信息显示到对应的纳米光栅屏幕上。该方案可以加速多视角、基于纳米光栅的裸眼3D显示技术的普及。

3D light field rendering method and device

【技术实现步骤摘要】
3D光场渲染方法及装置
本专利技术涉及3D光场渲染
，特别涉及一种3D光场渲染方法及装置。
技术介绍
裸眼3D为不采用头戴式设备、红蓝/偏振式眼镜、切换式眼镜而实现左右眼视差从而产生立体视觉的显示技术。现有技术中提出的裸眼3D渲染方法均存在不同问题，其中一种裸眼3D渲染方法是由某公司提出的基于柱面透镜的显示器来实现，该显示器采用ASIC(专用集成电路)完成像素再分配过程，可以支持双视角/九视角的裸眼3D显示。像素再分配过程为将独立并行渲染的多视角图像合成为单张可以兼容裸眼3D设备的图像的过程。这种方法存在如下缺点：柱面透镜显示方法导致横向分辨率损失极大，而且使用专用集成电路成本高。同时，由于像素的再分配是在视频解码过程中通过硬件方法加入的，不具有可扩展性，而且仅支持有限的视频类型，也不支持实时渲染，只能用于广告、电影观看和图片展示等静态用途。另一种裸眼3D渲染方法为基于3DsMax的渲染方法，该方法采用离线渲染，通过反复设置摄像机的位置，以捕捉不同视角的画面，然后采用视频混流的方法完成像素再分配过程，可以支持多达16视角的渲染与裸眼3D显示(理论上视角没有上限)。但是这种方法存在如下缺点：由于采用的是传统的渲染方法，没有考虑视角增加以后透视方法的改变，而且由于采用离线渲染，多视角图像采集和混合是分步进行的，所以也不支持实时渲染，同样只能用于广告、电影观看和图片展示等静态用途。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种3D光场渲染方法及装置，解决了现有技术中没有考虑视角增加以后透视方法的改变，不支持实时渲染等技术问题。本专利技术实施例提供了一种3D光场渲染方法，该方法包括：对3D模型进行空间变换后生成3D场景；在3D场景的多个采样点上均设置一个摄像机，对3D场景的多个采样点进行拍照采集，获得多个以摄像机为中心的3D场景；对多个以摄像机为中心的3D场景中的每一个进行剪切变换，获得多个齐次裁剪的3D场景；对多个齐次裁剪的3D场景对应的Y轴进行透视除法，不对X轴进行透视除法，获得多个规格化设备空间；对多个规格化设备空间进行光栅化处理，获得多个窗口空间；对多个窗口空间进行片元着色，获得一个包含多个视角图像信息的帧缓存对象；在屏幕上绘制覆盖整个屏幕的空白长方形，使用帧缓存对象为所述空白长方形进行上色，获得裸眼3D光场信息；将所述裸眼3D光场信息显示到对应的纳米光栅屏幕上。本专利技术实施例还提供了一种3D光场渲染装置，该装置包括：空间变换模块，用于对3D模型进行空间变换后生成3D场景；拍照采集模块，用于在3D场景的多个采样点上均设置一个摄像机，对3D场景的多个采样点进行拍照采集，获得多个以摄像机为中心的3D场景；剪切变换模块，用于对所述多个以摄像机为中心的3D场景中的每一个进行剪切变换，获得多个齐次裁剪的3D场景；透视除法模块，用于对多个齐次裁剪的3D场景对应的Y轴进行透视除法，不对X轴进行透视除法，获得多个规格化设备空间；光栅化处理模块，用于对多个规格化设备空间进行光栅化处理，获得多个窗口空间；帧缓存对象获得模块，用于对多个窗口空间进行片元着色，获得一个包含多个视角图像信息的帧缓存对象；长方形绘制上色模块，用于在屏幕上绘制覆盖整个屏幕的空白长方形，使用帧缓存对象为所述空白长方形进行上色，获得裸眼3D光场信息；显示模块，用于将所述裸眼3D光场信息显示到对应的纳米光栅屏幕上。本专利技术实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述方法。本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述所述方法的计算机程序。在本专利技术实施例中，使用帧缓存对象实现像素重分配的技术，通过只对Y轴实现透视以补偿视角增加带来的失真问题的技术，可以加速多视角、基于纳米光栅的裸眼3D显示技术的普及，方便3D建模等工作的开展，增强3D类游戏等多媒体应用的代入感和沉浸体验感。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种3D光场渲染方法流程图；图2是本专利技术实施例提供的一种3D光场渲染装置结构框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中，提供了一种3D光场渲染方法，如图1所示，该方法包括：步骤101：对3D模型进行空间变换后生成3D场景；步骤102：在3D场景的多个采样点上均设置一个摄像机，对3D场景的多个采样点进行拍照采集，获得多个以摄像机为中心的3D场景；步骤103：对多个以摄像机为中心的3D场景中的每一个进行剪切变换，获得多个齐次裁剪的3D场景；步骤104：对多个齐次裁剪的3D场景对应的Y轴进行透视除法，不对X轴进行透视除法，获得多个规格化设备空间；步骤105：对多个规格化设备空间进行光栅化处理，获得多个窗口空间；步骤106：对多个窗口空间进行片元着色，获得一个包含多个视角图像信息的帧缓存对象；步骤107：在屏幕上绘制覆盖整个屏幕的空白长方形，使用帧缓存对象为所述空白长方形进行上色，获得裸眼3D光场信息；步骤108：将所述裸眼3D光场信息显示到对应的纳米光栅屏幕上。在本专利技术实施例中，步骤101至步骤108的具体实现如下：首先需要进行对3D模型的空间变换。也就是将3D模型(模型坐标系)由平移，旋转，缩放等等一系列变换以后形成一个完整的3D场景。这个过程可以看作使用布景道具(3D模型)搭建一个摄影棚(3D场景)的过程。在3D场景(即世界坐标系)生成之后，渲染方法需要将此场景变换为屏幕上的像素数据。这个过程可以看作对摄影棚内的场景进行一次虚拟拍摄，获得照片的过程。完成这个步骤需要引入“虚拟摄影机”的概念。这个概念表示了假定的观察者(屏幕前的用户)在3D场景中的位置。由于传统渲染方法只有一个视角，故只需要放置一台“虚拟摄影机”；而本专利技术提出的3D光场渲染方法需要取得较为完整的水平光场数据，故需要放置多台“虚拟摄影机”，该“虚拟摄影机”的数量即为光场渲染方法法的视角数量(比如，n个视角矩阵)。作为参考，举VR渲染为例，VR渲染是一种特殊的光场渲染，只具有两个视角，分别对应使用者的左右眼。而光场显示设备由于不是固定在用户头上，所以用户双眼的位置相对于设备会不断本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D光场渲染方法，其特征在于，包括：/n对3D模型进行空间变换后生成3D场景；/n在3D场景的多个采样点上均设置一个摄像机，对3D场景的多个采样点进行拍照采集，获得多个以摄像机为中心的3D场景；/n对多个以摄像机为中心的3D场景中的每一个进行剪切变换，获得多个齐次裁剪的3D场景；/n对多个齐次裁剪的3D场景对应的Y轴进行透视除法，不对X轴进行透视除法，获得多个规格化设备空间；/n对多个规格化设备空间进行光栅化处理，获得多个窗口空间；/n对多个窗口空间进行片元着色，获得一个包含多个视角图像信息的帧缓存对象；/n在屏幕上绘制覆盖整个屏幕的空白长方形，使用帧缓存对象为所述空白长方形进行上色，获得裸眼3D光场信息；/n将所述裸眼3D光场信息显示到对应的纳米光栅屏幕上。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D光场渲染方法，其特征在于，包括：
对3D模型进行空间变换后生成3D场景；
在3D场景的多个采样点上均设置一个摄像机，对3D场景的多个采样点进行拍照采集，获得多个以摄像机为中心的3D场景；
对多个以摄像机为中心的3D场景中的每一个进行剪切变换，获得多个齐次裁剪的3D场景；
对多个齐次裁剪的3D场景对应的Y轴进行透视除法，不对X轴进行透视除法，获得多个规格化设备空间；
对多个规格化设备空间进行光栅化处理，获得多个窗口空间；
对多个窗口空间进行片元着色，获得一个包含多个视角图像信息的帧缓存对象；
在屏幕上绘制覆盖整个屏幕的空白长方形，使用帧缓存对象为所述空白长方形进行上色，获得裸眼3D光场信息；
将所述裸眼3D光场信息显示到对应的纳米光栅屏幕上。


2.如权利要求1所述的3D光场渲染方法，其特征在于，所述多个视角为16个。


3.如权利要求1所述的3D光场渲染方法，其特征在于，所述多个视角为36个～64个。


4.如权利要求1所述的3D光场渲染方法，其特征在于，对多个齐次裁剪的3D场景对应的Y轴进行透视除法，不对X轴进行透视除法，获得多个规格化设备空间，包括：
将所述多个齐次裁剪的3D场景对应的Y轴的值除以Z轴的值，获得多个规格化设备空间。


5.一种3D光场渲染装置，其特征在于，包括：
空间变换模块，用于对3D模型进行空间变换后生成3D场景；
拍照采集模块，用于在3D场景的多个采样点上均设置一个摄像机，对3D场景的多...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡嘉君，
申请(专利权)人：胡嘉君，
类型：发明
国别省市：江西;36