一种可形变雪地网格的绘制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可形变雪地网格的绘制方法和装置，包括：计算初始雪地网格和静态物体网格之间的距离场纹理图；对动态物体网格的顶点进行聚类以确定每个顶点簇的包围球，所有簇的包围球构成动态物体网格的包围体；预绘制当前雪地网格，得到维度相同的深度图和几何法线图；依据当前雪地网格对应的深度图和几何法线图、动态物体网格的包围体以及动态物体变换矩阵，计算雪地形变并更新形变贴图；通过对形变贴图进行多次下采样得到不同等级的标记形变区域图，计算当前雪地网格的三角面片的任意边与标记形变区域图相交时，对三角面片进行细分；依据形变贴图或距离场纹理图对雪地片元进行法线方向的位移调整，以实现对当前雪地网格的形变。的形变。的形变。

【技术实现步骤摘要】
一种可形变雪地网格的绘制方法和装置


[0001]本专利技术属于计算机图形学领域，具体涉及一种可形变雪地网格的绘制方法和装置。

技术介绍

[0002]近年来，许多游戏、仿真系统中集成了多样的天气效果，包括雨、雪、雾等。其中，雪是一种较为复杂的天气效果，对场景影响较大，雪天场景往往需要特殊的制作流程。许多游戏等应用通过简单地修改贴图、材质的方法模拟积雪。在现实的雪地场景中，积雪还会响应行人、汽车等动态物体的移动、旋转等动作，产生挤压、凹陷、凸起等形变效果；同时，积雪在静态物体和地面的交界处产生堆积，但上述效果在实时交互中的应用并不广泛，且无法通过简单修改贴图、材质的方法实现。
[0003]公开号为CN105389847A的专利申请公开了一种3D场景的绘制系统及方法、终端，包括虚拟摄像机单元，用于基于设定的视角获取3D场景的待绘制区域；相交检测单元，用于在检测到预置于所述3D场景中的3D模型与待绘制区域的任一个边缘面发生相交时，确认3D模型与待绘制区域相交，生成发送至透明度处理单元的处理请求；透明度处理单元，用于响应处理请求，获取3D模型的透明度，并在3D模型的当前透明度大于预设的目标透明度时，减小3D模型的透明度；绘制单元，用于对虚拟摄像机单元获取的待绘制区域进行绘制，生成相应的画面帧。该方法不能够实现对雪地的变形绘制。
[0004]公开号为CN106709974A的专利申请公开了一种游戏场景绘制方法及装置，包括：获取用于编辑游戏场景的描述信息；从描述信息中提取游戏场景中的路线和所有功能节点，其中，路线为供游戏场景中的角色进行行走的路线；获取预先配置的路线和每个功能节点在游戏场景中占的面积信息；根据路线和每个功能节点的位置信息以及在游戏场景中占的面积信息绘制游戏场景。该方法同样不能够实现对雪地的变形绘制。

技术实现思路

[0005]鉴于上述，本专利技术的目的是提供一种可形变雪地网格的绘制方法和装置，实现对雪地网格的可形变绘制，且需要较少的内存和计算开销。
[0006]第一方面，实施例提供了一种可形变雪地网格的绘制方法，包括以下步骤：
[0007]计算初始雪地网格和静态物体网格之间的距离场纹理图；
[0008]对动态物体网格的顶点进行聚类以确定每个顶点簇的包围球，所有顶点簇的包围球构成动态物体网格的包围体；
[0009]以俯视正交视角预绘制当前雪地网格，得到维度相同的深度图和几何法线图；
[0010]依据当前雪地网格对应的深度图和几何法线图、动态物体网格的包围体以及动态物体变换矩阵，计算雪地形变并更新形变贴图；
[0011]通过对形变贴图进行多次下采样得到不同等级的标记形变区域图，计算当前雪地网格的三角面片的任意边与标记形变区域图相交时，对三角面片进行细分；
[0012]依据形变贴图或距离场纹理图对雪地片元进行法线方向的位移调整，以实现对当前雪地网格的再次形变。
[0013]第二方面，实施例提供了一种可形变雪地网格的绘制装置，包括：
[0014]距离场纹理图生成模块，计算初始雪地网格和静态物体网格之间的距离场纹理图；
[0015]包围体构建模块，对动态物体网格的顶点进行聚类以确定每个顶点簇的包围球，所有顶点簇的包围球构成动态物体网格的包围体；
[0016]预绘制模块，以俯视正交视角绘制当前雪地网格，得到维度相同的深度图和几何法线图；
[0017]形变贴图生成模块，依据当前雪地网格对应的深度图和几何法线图、动态物体网格的包围体以及动态物体变换矩阵，计算雪地形变并更新形变贴图；
[0018]细分模块，通过对形变贴图进行多次下采样得到不同等级的标记形变区域图，计算当前雪地网格的三角面片的任意边与标记形变区域图相交时，对三角面片进行细分；
[0019]形变模块，依据形变贴图或距离场纹理图对雪地片元进行法线方向的位移调整，以实现对当前雪地网格的再次形变。
[0020]上述实施例提供的技术方案，具有的有益效果至少包括：
[0021]通过计算初始雪地网格和静态物体网格之间的距离场纹理图和动态物体网格的包围体做好雪地网格变形的准备；利用正交相机绘制当前雪地网格来得到维度相同的深度图和几何法线图；然后依据深度图和几何法线图以及动态物体网格的包围体来计算雪地形变并更新形变贴图，最后，通对形变贴图进行多次下采样得到不同等级的标记形变区域图来判断三角面片是否进行细分，当前雪地网格的三角面片的任意边与标记形变区域图相交时，对三角面片进行细分；同时依据形变贴图或距离场纹理图对雪地片元进行法线方向的位移调整；这样的形变雪地网格的绘制过程需要较少的性能开销，且实现了对雪地网格的可形变绘制，满足实际的场景需求。
附图说明
[0022]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做简单地介绍，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前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0023]图1是一实施例提供的可形变雪地网格的绘制方法的流程图；
[0024]图2是一实施例提供的可形变雪地网格的绘制方法的流程框图；
[0025]图3是一实施例提供的可形变雪地网格的绘制装置的结构示意图。
具体实施方式
[0026]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。
[0027]图1是一实施例提供的可形变雪地网格的绘制方法的流程图。图2是一实施例提供
的可形变雪地网格的绘制方法的流程框图。如图1和图2所示，实施例提供的可形变雪地网格的绘制方法，包括以下步骤：
[0028]步骤1，计算初始雪地网格和静态物体网格之间的距离场纹理图。
[0029]初始雪地网格是没有经过变形的雪地网格。静态物体是场景中不移动的物体。计算距离场纹理图的过程可以离线处理，作为预处理步骤，因此，为了提升距离场纹理图的精度，静态物体网格可以为最高LOD等级的网格数据，即采用最高LOD等级的网格数据计算距离场纹理图。
[0030]实施例中，计算初始雪地网格和静态物体网格之间的距离场纹理图，包括：
[0031]利用顶点着色器对初始雪地网格进行顶点变换处理，得到归一化的顶点纹理坐标和顶点世界坐标。具体将初始雪地网格输入顶点着色器中，顶点着色器对雪地网格的顶点进行坐标变换，将顶点由三维坐标变换为二维纹理坐标后再进行归一化，得到归一化的顶点纹理坐标(uv.x*2
‑
1,uv.y*2
‑
1)，其中u,v为顶点的二维纹理坐标，uv.x表示uv形成的二维向量中的第一维，uv.y表示uv形成的二维向量中的第二维。实施例中，顶点着色器输出的纹理坐标可以采用单通道半精度格式。顶点着色器将顶点由三维坐标变换成二维纹理坐标的同时，还对顶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可形变雪地网格的绘制方法，其特征在于，包括以下步骤：计算初始雪地网格和静态物体网格之间的距离场纹理图；对动态物体网格的顶点进行聚类以确定每个顶点簇的包围球，所有顶点簇的包围球构成动态物体网格的包围体；以俯视正交视角预绘制当前雪地网格，得到维度相同的深度图和几何法线图；依据当前雪地网格对应的深度图和几何法线图、动态物体网格的包围体以及动态物体变换矩阵，计算雪地形变并更新形变贴图；通过对形变贴图进行多次下采样得到不同等级的标记形变区域图，计算当前雪地网格的三角面片的任意边与标记形变区域图相交时，对三角面片进行细分；依据形变贴图或距离场纹理图对雪地片元进行原始法线方向的位移，并更新法线方向，以实现对当前雪地网格的形变。2.根据权利要求1所述的可形变雪地网格的绘制方法，其特征在于，所述计算初始雪地网格和静态物体网格之间的距离场纹理图，包括：利用顶点着色器对初始雪地网格进行顶点变换处理，得到归一化的顶点纹理坐标和顶点世界坐标；依据静态物体网格、模型变化矩阵以及初始雪地网格的顶点世界坐标对应的雪地片元的第一世界坐标，利用片元着色器计算雪地片元的第一世界坐标与静态物体网格的每个三角面片的最短无向距离，将每个雪地片元对应的所有最短无向距离中的最小值组成距离场纹理图。3.根据权利要求1所述的可形变雪地网格的绘制方法，其特征在于，所述对动态物体网格的顶点进行聚类以确定每个顶点簇的包围球，包括：计算动态物体网格的轴对齐第一包围盒，在第一包围盒内，采用聚类算法将动态物体网格的顶点聚成多个顶点簇；计算每个顶点簇的第二包围盒，以第二包围盒的最大对角线长度和中心分别为直径和球心，构建每个顶点簇的包围球。4.根据权利要求1所述的可形变雪地网格的绘制方法，其特征在于，所述依据当前雪地网格对应的深度图和几何法线图、动态物体网格的包围体以及动态物体变换矩阵，计算雪地形变并更新形变贴图，包括：初始化形变贴图，形变贴图存储雪地表面沿着原始法线方向的位移以及位移后的法线，维度与绘制当前雪地网格得到的深度图相同；利用动态物体变换矩阵对每个顶点簇的包围球进行变换得到变换后的包围球；针对形变贴图的每个像素，从深度图和几何法线图中相同位置采样深度数据和法线方向，通过对深度数据进行逆变换得到像素对应的雪地片元的第二世界坐标，依据第二世界坐标计算雪地片元到对应的变换后的包围球的距离；依据距离判断雪地片元处于凹陷区域或凸起区域后，依据距离、包围球的半径以及雪地片元的法线方向，计算原始法线方向的位移和位移后的法线，并更新形变贴图。5.根据权利要求4所述的可形变雪地网格的绘制方法，其特征在于，所述依据距离判断雪地片元处于凹陷区域或凸起区域包括：当雪地片元到对应的变换后的包围球的距离d小于等于对应的包围球的半径r时，即d
≤r，则认为雪地片元处于凹陷区域，凹陷中心的深度为r
‑
dcosθ，凹陷边沿的深度为0，凹陷区域在雪地表面的半径为其中O为包围球的中心，P为雪地片元的第二世界坐标，N表示雪地片元的法线方向；认为凹陷区域的边缘应产生由于物体排挤而凸起部分为凸起区域，设定凸起宽度w，即判断当雪地片元到对应的变换后的包围球的距离大于对应的包围球的半径，即d<r，且d|cosθ|<r，且时，则认为雪地片元处于凸起区域。6.根据权利要求4或5所述的可形变雪地网格的绘制方法，其特征在于，所述依据距离、包围球的半径以及雪地片元的法线方向，计算原始法线方向的位移和位移后的法线，包括：针对凹陷区域，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锐，白霖，
申请(专利权)人：光线云杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：