【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于实时绘制领域，尤其涉及一种虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法和装置。
技术介绍
1、虚拟人在游戏开发、影视制作等领域中得到了广泛的应用。随着图形技术的不断发展，对于虚拟人的外观表现要求也日益提高。其中，眼睛作为人物模型中最具表情和表现力的部位之一，在呈现虚拟人的真实感和情感时起着至关重要的作用。逼真的眼睛渲染不仅可以增加角色的真实感，还能够引导观众的注意力，增强情感传达。眼睛作为情感的窗口，其表面的光学效应直接影响着虚拟人的情感表达。因此，精确模拟虚拟角色眼球的外观和光学特性对于提升虚拟人的可信度和沉浸感具有重要作用。
2、眼球表面的透明介质与空气之间存在折射现象，这种折射现象在眼球模型中产生了许多有趣的视觉效果，如虹膜的光折射、角膜的形状变化等。这些效应直接影响着虚拟角色眼睛的外观，因此准确地模拟折射现象对于实现高度逼真的眼球渲染至关重要。当光线从侧面射进眼球时，经过折射和透射后，会在另一侧产生较强烈的光环，通过模拟折射现象，可以更准确地再现现实世界中眼球的外观。然而，要实现高质量的眼球折射效果，需要克服折射计算的复杂性、效率问题以及眼球光学模型的准确性等技术挑战。
3、关于虚拟角色眼球的渲染技术已经有一些研究和应用。在虚拟人眼球模型的建立中，解剖学、生理学和光学知识是基础。g francois等人通过对真实人眼结构的深入研究，对眼部高清扫描图像进行处理，为眼球虹膜部分的实时渲染提供了素材、奠定了基础。而pascal berard等人则进一步拓展，把眼球建立为包括角膜、晶状体、虹膜、巩膜等
技术实现思路
1、鉴于上述，本专利技术的目的是提供一种虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法和装置，从物理角度对眼球的角膜形状进行近似几何建模，并基于建模形状预计算一系列的折射系数，在实时渲染时，通过查找预计算的折射系数表，能够方便而准确地渲染出眼球的折射效果。
2、为实现上述专利技术目的，实施例提供的一种虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法，包括以下步骤：
3、基于虚拟人眼球模型构建角膜形状；
4、基于角膜形状，根据预设的一组入射光线和一组虹膜平面的点，预先计算得到入射光线在角膜的入射点及入射点处的法向量和折射方向；
5、根据入射点处的法向量和折射方向计算得到一系列折射系数并构建折射系数查找表；
6、实时渲染时从折射系数查找表寻找折射系数参与渲染，得到虚拟人眼球模型的折射效果。
7、优选地，所述基于虚拟人眼球模型构建角膜形状，包括：
8、根据虚拟人眼球模型，将角膜层的截面视为一段圆弧与锥体的拼接，并采用抛物面公式进行近似拟合表达，以确定最终角膜形状。
9、优选地，所述预先计算得到入射光线在角膜的入射点及入射点处的法向量和折射方向，包括：
10、以眼球虹膜所在平面为xy平面，以视线方向为z轴，并以虹膜中心为原点，建立眼球坐标系，将虹膜到角膜的距离表示为虹膜深度id，令且z与r之间为二次函数为：14.5z+r2-id＝0，根据一根入射光线求解得到入射光线在角膜的入射点后，对于角膜上的入射点通过对二次函数求导得到其切向量，进而求得法向量，基于入射光线和入射点的法向量以及折射定律求得入射点的折射方向。
11、优选地，所述根据入射点处的法向量和折射方向计算得到一系列折射系数，包括：
12、fr(pi,ωi)＝tr×(1-fi)×ωr
13、
14、fi＝r0+(1-r0)(1-cosθi)5
15、
16、其中，fr(pi,ωi)表示基于虹膜上的第i个点和第i条入射光线计算的折射系数，ωr表示入射点k处的折射光线，tr表示角膜的透射率，表示水的吸光度，||kp||表示角膜上入射点k与虹膜上第i点之间的距离，fi表示菲涅尔函数，n1表示入射点k外层介质的折射率，表示入射点k内部介质的折射率，θi表示入射点k处入射光线与法线的夹角。
17、优选地，构建折射系数查找表时，折射系数以rgba格式存储，其中，rgb分量存储角膜上入射点k的位置，a分量存储入射点k的折射系数。
18、优选地，实时渲染时，分为两个pass来绘制，第一pass执行时，将角膜上的每个点沿着眼球坐标系的z轴方向投影到虹膜平面，得到投影点p的坐标，基于投影点p和角膜中心的位置计算得到点p处的虹膜半径rp，基于投影点p的z坐标zp和虹膜半径rp查找折射系数查找表得到投影点在角膜上的入射点k及折射系数fr，将投影点p处的虹膜颜色与折射系数fr相乘，即得到入射点k处的着色组成着色图；
19、第二pass执行时，将第一pass中生成的着色图作为折射颜色叠加到绘制好的眼球上。
20、为实现上述专利技术目的，实施例还提供了一种虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法，包括角膜形状构建模块、求交模块、查找表构建模块以及实时渲染模块；
21、所述角膜形状构建模块用于基于虚拟人眼球模型构建角膜形状；
22、所述求交模块用于基于角膜形状，根据预设的一组入射光线和一组虹膜平面的点，预先计算得到入射光线在角膜的入射点及入射点处的法向量和折射方向；
23、所述查找表构建模块用于根据入射点处的法向量和折射方向计算得到一系列折射系数并构建折射系数查找表；
24、所述实时渲染模块实时渲染时从折射系数查找表寻找折射系数参与渲染，得到虚拟人眼球模型的折射效果。
25、为实现上述专利技术目的，实施例还提供了一种计算设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法的步骤。
26、为实现上述专利技术目的，实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理执行时实现上述虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法的步骤。
27、与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果至少包括：
28、在构建角膜形状时，将角膜层的截面视为一段圆弧与锥体的拼接，并采用抛物面公式进行近似拟合表达，这样获得的角膜形状更加准本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法，其特征在于，所述基于虚拟人眼球模型构建角膜形状，包括：
3.根据权利要求1所述的虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法，其特征在于，所述预先计算得到入射光线在角膜的入射点及入射点处的法向量和折射方向，包括：
4.根据权利要求1所述的虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法，其特征在于，所述根据入射点处的法向量和折射方向计算得到一系列折射系数，包括：
5.根据权利要求1所述的虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法，其特征在于，构建折射系数查找表时，折射系数以rgba格式存储，其中，rgb分量存储角膜上入射点K的位置，a分量存储入射点K的折射系数。
6.根据权利要求1所述的虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法，其特征在于，实时渲染时，分为两个pass来绘制，第一pass执行时，将角膜上的每个点沿着眼球坐标系的z轴方向投影到虹膜平面，得到投影点P的坐标，基于投影点P和角膜上的点得到虹膜半径rp，基于投影点P的z坐
7.一种虚拟人眼球模型的折射效果感渲染装置，其特征在于，包括角膜形状构建模块、求交模块、查找表构建模块以及实时渲染模块；
8.一种计算设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-6任一项所述的虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理执行时实现权利要求1-6任一项所述的虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法，其特征在于，所述基于虚拟人眼球模型构建角膜形状，包括：
3.根据权利要求1所述的虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法，其特征在于，所述预先计算得到入射光线在角膜的入射点及入射点处的法向量和折射方向，包括：
4.根据权利要求1所述的虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法，其特征在于，所述根据入射点处的法向量和折射方向计算得到一系列折射系数，包括：
5.根据权利要求1所述的虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法，其特征在于，构建折射系数查找表时，折射系数以rgba格式存储，其中，rgb分量存储角膜上入射点k的位置，a分量存储入射点k的折射系数。
6.根据权利要求1所述的虚拟人眼球模型的折射效果感渲染方法，其特征在于，实时渲染时，分为两个pass来绘制，第一...
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