混合分辨率动态体积云渲染方法、电子设备及存储介质技术

本发明专利技术公开了混合分辨率动态体积云渲染方法，方法包括以下步骤：步骤1：以Simplex噪声与Worley噪声为基础构建三维体积噪声纹理；步骤2：基于光线步进技术，在屏幕坐标空间进行降分辨率的体积云光照渲染；步骤3：对体积云光照渲染结果得到的光照RenderTexture进行Temporal Anti

【技术实现步骤摘要】
混合分辨率动态体积云渲染方法、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及计算机图形图像处理
，尤其涉及混合分辨率动态体积云渲染方法、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]在进行自动驾驶仿真时，仿真的天气系统对于仿真的真实性与正确性具有主要影响力，其中体积云(该技术也可被用作于体积雾)是构建仿真天气系统的重要组成部分之一。
[0003]在许多较为成熟的项目上体积云多由Perlin噪声以及Worley噪声经过FBM(分型布朗运动，Fractal Brownian Motion)进行建模，得到两张3D噪声贴图来进行形状造型以及细节造型。Simplex噪声是基于Perlin噪声的改进方案，在高维度生成噪声时相对于Perlin噪声的O(2^n)相比仅需要O(n^2)的时间复杂度。同时，在进行造型时，将噪声进行预处理可将造型结果压缩进一张3D噪声贴图中。本专利技术提出的方法可以减少噪声的建模时间以及噪声的采样时间，从而提升体积云的建模效率与运行效率。
[0004]但是在进行体积云渲染时，通常使用Raymarching(光线步进)技术进行体积云光照渲染，如果使用全分辨率的渲染，将导致体积云运行效率的低下。为解决该问题，降分辨率渲染被提出，如此可以仅渲染1/4的像素得到体积云光照渲染结果，为了使得渲染结果可信，需要对其进行Temporal Anti
‑
Aliasing(TAA)处理。然而，降分辨率渲染使得体积云渲染结果的边缘部分锯齿感严重。

技术实现思路

[0005]1.要解决的技术问题
[0006]本专利技术的目的是为了解决现有技术中降分辨率渲染使得体积云渲染结果的边缘部分锯齿感严重的问题，而提出的混合分辨率动态体积云渲染方法、电子设备及存储介质。
[0007]2.技术方案
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0009]混合分辨率动态体积云渲染方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1：以Simplex噪声与Worley噪声为基础构建三维体积噪声纹理；
[0011]步骤2：基于光线步进技术，在屏幕坐标空间进行降分辨率的体积云光照渲染，并将渲染结果存储在光照RenderTexture上；
[0012]步骤3：对体积云光照渲染结果得到的光照RenderTexture进行Temporal Anti
‑
Aliasing(TAA)处理；
[0013]步骤4：利用Sobel边缘检测算法获取经过步骤3处理得到的光照RenderTexture边缘范围的标注；
[0014]步骤5：以全分辨率精确渲染绘制步骤4得到的位于边缘范围内的像素，并储存在边缘RenderTexture上；
[0015]步骤6：将得到光照RenderTexture、边缘RenderTexture与背景进行UpSampling混合，得到最终的体积云渲染结果。
[0016]优选地，所述步骤1中，具体包括构建3D形状噪声纹理与3D细节噪声纹理，其中3D形状噪声纹理是由Simplex噪声与分形Worley噪声叠加得到的，且3D形状噪声纹理与3D细节噪声纹理经预计算被分别储存在同一张3D噪声纹理的r通道与g通道中。
[0017]优选地，所述步骤4中，所得体积云RenderTexture边缘范围标注是经由Sobel边缘检测算法得到的。
[0018]优选地，所述步骤5中，设置渲染目标为屏幕全分辨率的RenderTexture，并仅在步骤4得到的边缘范围标注内进行渲染。
[0019]优选地，所述步骤6中，最终结果由降分辨率的体积云光照RenderTexture、全分辨率的体积云边缘RenderTexture，以及全分辨率的背景进行UpSampling混合，得到最终的体积云渲染结果。
[0020]本专利技术中还提出了一种电子设备，包括处理器与存储器，其中存储器存储有能够被处理器读取并进行处理的计算机程序，处理器能够实现权利要求1
‑
5任一所述的混合分辨率动态体积云渲染方法。
[0021]本专利技术中还提出了一种计算机可读存储介质，存储器存储有能够被处理器读取并进行处理的计算机程序，所述计算机程序被处理器读取执行后可以实现权利要求1
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5任一所述的混合分辨率动态体积云渲染方法。
[0022]3.有益效果
[0023]相比于现有技术，本专利技术的优点在于：
[0024](1)本专利技术能够快速生成、读取，且减少占用运行时内存的3D噪声贴图供体积云使用，其中以Simplex噪声代替传统Perlin噪声达成快速噪声生成的效果；同时将传统的两张3D形状噪声贴图与3D细节噪声贴图压缩到一张3D噪声贴图上，可以达到快速读取，且减少运行时内存的目的。
[0025](2)本专利技术中，使用混合分辨率提升体积云渲染效果而不增加过多的耗时，由于体积云为后处理效果，传统的深度边缘检测在此不起作用，因此采用Sobel边缘检测算法检测出体积云边缘信息；此边缘检测信息在之后作为Look Up Table高分辨率渲染体积云边缘光照信息；最终降分辨的体积云光照信息与高分辨率边缘信息与背景整合在一起，得到最终的渲染结果。
[0026](3)本专利技术可以缩短噪声建模时间，减少运行时噪声所占内存，同时高分辨率重绘体积云的锯齿状边缘，提升体积云渲染质量。
附图说明
[0027]图1为本专利技术提出的混合分辨率动态体积云渲染方法中噪声生成流程图；
[0028]图2为本专利技术提出的混合分辨率动态体积云渲染方法中步骤4所用的Sobel算子；
[0029]图3为本专利技术提出的混合分辨率动态体积云渲染方法中的渲染管线示意图；
[0030]图4为本专利技术提出的混合分辨率动态体积云渲染方法中渲染示例图。
具体实施方式
[0031]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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0032]实施例1：
[0033]混合分辨率动态体积云渲染方法，包括以下步骤：
[0034]步骤1：如图1，以Simplex噪声与Worley噪声为基础构建三维体积噪声纹理。在构建3D形状噪声纹理时，记3D形状噪声纹理为S，其中的r、g、b、a通道分别记为S
r
、S
g
、S
b
、S
a
，在S
r
中填入Simplex噪声，S
g
、S
b
、S
a
中分别填入低频Worley噪声，中频Worley噪声以及高频Worley噪声；记3D细节噪声纹理为D，其中的r、g、b通道分别记为D
r
、D
g
、D
b
，在D
r
、D
g
、D
b
中分别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.混合分辨率动态体积云渲染方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：以Simplex噪声与Worley噪声为基础构建三维体积噪声纹理；步骤2：基于光线步进技术，在屏幕坐标空间进行降分辨率的体积云光照渲染，并将渲染结果存储在光照RenderTexture上；步骤3：对体积云光照渲染结果得到的光照RenderTexture进行Temporal Anti
‑
Aliasing(TAA)处理；步骤4：利用Sobel边缘检测算法获取经过步骤3处理得到的光照RenderTexture边缘范围的标注；步骤5：以全分辨率精确渲染绘制步骤4得到的位于边缘范围内的像素，并储存在边缘RenderTexture上；步骤6：将得到光照RenderTexture、边缘RenderTexture与背景进行UpSampling混合，得到最终的体积云渲染结果。2.根据权利要求1所述的混合分辨率动态体积云渲染方法，其特征在于，所述步骤1中，具体包括构建3D形状噪声纹理与3D细节噪声纹理，其中3D形状噪声纹理是由Simplex噪声与分形Worley噪声叠加得到的，且3D形状噪声纹理与3D细节噪声纹理经预计算被分别储存在同一张3D噪声纹理的r通...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭肖晓，张启飞，冉隆平，胡曼曼，
申请(专利权)人：浙江大学软件学院宁波管理中心宁波软件教育中心，
类型：发明
国别省市：