图形渲染的预处理方法及系统技术方案

本公开涉及一种图形渲染的预处理方法和系统，所述方法包括：步骤1、进行模型物体的法线贴图绘制；步骤2、绘制场景的固定环境反射模拟贴图；步骤3、建立灯光环境信息和模型物体的UV纹理信息，并根据灯光信息和UV纹理信息进行烘焙，得到光照贴图；步骤4、绘制模型物体的漫反射贴图，其包含R、G、B、A四个通道；步骤5、在所述漫反射贴图中融入菲涅尔信息和光泽度信息，形成最终的漫反射采样数据；步骤6、根据最终的漫反射采样数据和步骤1中的法线贴图，生成材质球，并将所述材质球和所述光照贴图输出作为客户端的渲染资源。本发明专利技术在保留法线细节、质感光影效果的同时，通过算法和逻辑的优化，客户端整体资源占用量减少。

【技术实现步骤摘要】
图形渲染的预处理方法及系统
本公开本涉及渲染处理
，更具体地，涉及一种图形渲染的预处理方法及系统。
技术介绍
现有3D次世代手机游戏的场景图形渲染的预处理，常规做法是基于实时光照来在客户端进行渲染，通过Diffuse(漫反射)、Specular(高光)、Normal(法线)三种贴图采样渲染实现，用来还原真实的模型细节、光影以及材质质感表现。客户端实时渲染的目的是尽量展现逼真的效果。法线细节、高光质感以及基于高光下的环境反射效果是次世代图形渲染的预处理的重要特征，画面效果远远优于传统场景烘培制作效果。另一方面，目前的技术方案离不开实时光照，通常游戏场景中至少会保留一盏实时灯光，否则，所有次世代效果将丢失。由上可见，实时灯光会产生巨大的客户端性能损耗，因为所需要渲染的环境每帧都会发生改变，所以每帧都需要计算阴影、光照及环境光遮挡等信息，这一过程需要占用客户端的大量硬件资源。较多游戏因为性能压力放弃了次世代游戏的研发，用传统手绘漫反射贴图通过场景光照烘培方案制作，放弃了华丽的光影效果。鉴于上述问题，离线渲染技术应运而生。它利用预先生成好的数据，当客户端渲染所指定的环境和模型时，不需要实时渲染着色流程，而是动态加载那些预处理数据，并显示出来。下面，对现有技术中的用于非实时光照渲染的离线预处理方法进行举例说明。现有的一种采用简单贴图烘培方式进行离线渲染的方法包括以下步骤：1、Diffuse贴图绘制，贴图包含R、G、B三种通道，控制3D物体的颜色信息；2、建立灯光，制作出游戏最终需要呈现出的灯光效果；3、为模型建立第二套UV；4、烘培Lightmap(光照贴图)，将之前建立好的灯光效果(阴影，颜色)做成Lightmap贴图。在上述方法中，场景烘培在材质渲染上只用到了Diffuse通道采样，最终渲染效果与绘制在Diffuse贴图上的细节、质感一样。光影通过烘培的方式叠加在模型上。利用Lightmap烘培的方式避免了客户端进行实时光照的性能损耗，提高了客户端的处理效率，但模型细节丢失，光影质感不会随环境，角度的变化而改变，牺牲了游戏的表现效果。作为比对，对现有技术中的用于实时光照渲染的离线预处理方法进行举例说明。现有的一种用于实时光照渲染的离线预处理方法包括以下步骤：1、Diffuse贴图绘制，贴图包含R、G、B三种通道，控制3D物体的颜色信息2、Specular贴图绘制，贴图包含R、G、B三种通道，控制3D物体的高光信息3、Normal贴图绘制，贴图包含R、G、B三种通道，控制3D物体的法线信息4、创建Light灯光信息；5、创建Reflection反射信息，创建Reflection反射贴图。上述方案将用于实时渲染的大量计算工作(光影变化的实时运算)留给了客户端，尽管能够呈现真实世界中的细节、质感、光影效果，但对客户端机能的要求过高，不利于保证客户体验。
技术实现思路
考虑到现有技术的上述问题，专利技术人做出了本专利技术，其通过在服务端对漫反射贴图进行优化，以便融入更多光影信息，提高光影效果，同时不增加客户端渲染的计算负担。根据本专利技术的实施例，提供了一种图形渲染的预处理方法，包括如下步骤：步骤1、进行模型物体的法线贴图绘制；步骤2、绘制场景的固定环境反射模拟贴图；步骤3、建立灯光环境信息和模型物体的UV纹理信息，并根据灯光信息和UV纹理信息进行烘焙，得到光照贴图；步骤4、绘制模型物体的漫反射贴图，其包含R、G、B、A四个通道；步骤5、在所述漫反射贴图中融入菲涅尔信息和光泽度信息，形成最终的漫反射采样数据；步骤6、根据最终的漫反射采样数据和步骤1中的法线贴图，生成材质球，并将所述材质球和所述光照贴图输出作为客户端的渲染资源。本专利技术的有益效果主要在于：在保留法线细节、质感光影效果的同时，通过算法和逻辑的优化，与上述简单贴图烘培方式中的客户端性能消耗相同，即，解决了对优质画面效果的追求，同时又做到最低的客户端性能消耗。即，性能消耗做到了和手绘烘培方案下的性能消耗，又达到了图组二中次世代实时灯光下的图形效果，即，Drawcall占用率低，不用做多次渲染，机能损耗低，贴图数量比实时灯光方案少，整体资源占用量减少。附图说明图1为示出根据本专利技术的图形渲染的预处理模型的概念示意图；图2为根据本专利技术的实施例的图形渲染的预处理方法的总体流程示意图；图3为根据本专利技术的实施例的图形渲染的预处理方法的部分流程示意图；图4为根据本专利技术的实施例的图形渲染的预处理系统的功能模块示意图；图5为根据本专利技术实施例的安装了应用程序的系统的运行环境的示意图。具体实施方式下面，结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。本领域的技术人员能够理解，尽管以下的说明涉及到有关本专利技术的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本专利技术的原理的示例、而不意味着任何限制。本专利技术能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离本专利技术的原理和精神即可。另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁，在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性。下文中，将描述用于进行本专利技术的实施例。注意，将以下面的次序给出描述：1、专利技术构思的概要(图1)；2、图形渲染的预处理方法(图2和3)；3、图形渲染的预处理系统(图4)；4、根据本专利技术的实施例的安装了应用程序的系统(图5)。1、专利技术构思的概要首先，举例说明用来实现本专利技术的工作环境，即，软件运行环境，如下：操作系统：Windows、MacOS等渲染软件：Unity图1为示出根据本专利技术的实施例的离线渲染预处理方法的原理示意图；如图1所示，本专利技术通过在漫反射(Diffuse)通道采样中，创建两个菲涅尔(Fresnel)贴图，对两个菲涅尔贴图进行范围(Range)和强度(Level)控制，之后与Diffuse贴图做相加运算。同时，对模型的自身法线信息的World坐标转换为View坐标，将坐标的多维数组拆分输出R、G通道组合的二维数组，作为UV信息输出到环境反射模拟贴图采样通道中，简称Gloss(光泽度)，并用得到的Gloss的多维数组与Diffuse中A通道的一维数组数据做相乘运算。最后通过ColorDodge的方式将两组多维数组叠加，生成更新后的漫反射贴图。下面，结合实施例来说明上述专利技术构思的实现。2、图形渲染的预处理方法图2为根据本专利技术的实施例的图形渲染的预处理方法的总体流程示意图。本专利技术的实施例提供了一种图形渲染的预处理方法，包括以下步骤：步骤S100、进行模型物体的法线贴图绘制；例如，法线贴图包含R、G、B三种通道，控制3D物体的法线信息，因为游戏模型的自身面数低，自身模型的法线信息有限，所以制作了更多细节的法线贴图，该贴图的法线信息最后将叠加到模型自身的法线信息上，使模型获得更多细节，所述法线贴图将用作步骤S600中的材质球的输入，如下所述；步骤S200、渲染场景的固定环境反射模拟贴图，例如，通过球形纹理(SphereMapping)。区别于Cubmap，所述环境反射模拟贴图是一个多维数组；环境反射模拟贴图将用作生成光泽度模型的输入，如下所述；步骤S300、建立灯光环境信息和模型的UV纹理信息，并根据灯光信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图形渲染的预处理方法，其包括如下步骤：步骤1、进行模型物体的法线贴图绘制；步骤2、绘制场景的固定环境反射模拟贴图；步骤3、建立灯光环境信息和模型物体的UV纹理信息，并根据灯光信息和UV纹理信息进行烘焙，得到光照贴图；步骤4、绘制模型物体的漫反射贴图，其包含R、G、B、A四个通道；步骤5、在所述漫反射贴图中融入菲涅尔信息和光泽度信息，形成最终的漫反射采样数据；步骤6、根据最终的漫反射采样数据和步骤1中的法线贴图，生成材质球，并将所述材质球和所述光照贴图输出作为客户端的渲染资源。

【技术特征摘要】
1.一种图形渲染的预处理方法，其包括如下步骤：步骤1、进行模型物体的法线贴图绘制；步骤2、绘制场景的固定环境反射模拟贴图；步骤3、建立灯光环境信息和模型物体的UV纹理信息，并根据灯光信息和UV纹理信息进行烘焙，得到光照贴图；步骤4、绘制模型物体的漫反射贴图，其包含R、G、B、A四个通道；步骤5、在所述漫反射贴图中融入菲涅尔信息和光泽度信息，形成最终的漫反射采样数据；步骤6、根据最终的漫反射采样数据和步骤1中的法线贴图，生成材质球，并将所述材质球和所述光照贴图输出作为客户端的渲染资源。2.根据权利要求1所述的图形渲染的预处理方法，其中，所述法线贴图包含R、G、B三种通道。3.根据权利要求1所述的图形渲染的预处理方法，其中，所述环境反射模拟贴图用作产生光泽度模型的输入，用于融入所述光泽度信息。4.根据权利要求1所述的图形渲染的预处理方法，其中，所述步骤5包括：步骤5-1、创建互反的两个菲涅尔模型OF和FF，并对两个菲涅尔模型OF和FF进行范围和强度限制；步骤5-2、将进行了范围和强度控制的菲涅尔模型OF、FF相加，生成更新后的菲涅尔模型；步骤5-3、将更新后的菲涅尔模型与步骤S400的漫反射贴图的R、G、B通道的数据进行相加，形成更新后的漫反射贴图。5.根据权利要求4所述的图形渲染的预处理方法，其中，所述步骤5还包括：步骤5-4、创建法线节点，之后，将法线节点的数据输出为作为用于生成光泽度模型的UV数据，将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖昱森，徐锐，刘念，张欣然，杨圣辉，
申请(专利权)人：北京中清龙图网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11