三维模型及材质合并方法、装置、终端、存储介质以及渲染方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三维模型及材质合并方法、装置、终端、存储介质以及渲染方法，属于图像渲染技术领域，该合并方法包括获取三维模型文件、材质文件以及纹理贴图；确定贴图排布方式；对材质进行去重处理后，依据确定的贴图排布方式进行各通道的纹理贴图合并拼接，得到各通道的纹理贴图拼图；对三维模型和各通道的纹理贴图拼图进行存储尺寸优化后，生成配置文件并存储。该方法提升了三维模型及材质合并速度，减少了数据存储量，进而降低渲染CPU的数据加载量，提升了渲染效率。

3D model and material merging method, device, terminal, storage medium and rendering method

【技术实现步骤摘要】
三维模型及材质合并方法、装置、终端、存储介质以及渲染方法
本专利技术属于图像渲染
，具体涉及一种三维模型及材质合并方法、装置、终端、存储介质以及渲染方法。
技术介绍
多模型及材质合并技术是指根据模型的UV、材质的特性等，将材质的BaseColor通道贴图合并为一张或几张图，将多个模型合并为一个模型或几个模型的技术。对于一些特殊情况，如带有透明材质属性的模型，不进行合并；如模型的UV远大于[0,1]范围或数据量无限增大，为了贴图的清晰，同样不做合并处理。该技术主要应用在实时渲染领域，因此材质贴图需要同时输出Metallic、Specular、Roughness、Normal、Emissive等通道信息。目前该技术的实现方式主要有三种方式，分别为：第一种方式，主要是在游戏行业使用，美术人员在制作模型时，将多个模型进行合并，同时手动或半自动方式进行UV展开，调整到合理位置，材质的贴图根据UV进行绘制。该种方式的优点是UV分布合理，贴图的局部完整性强，能够对局部进行材质替换，不易出现黑边问题，表现效果最好；缺点是不能批量制作，人工成本较大。第二种方式，是采用拓扑的方式进行多模型及材质的合并，即根据多个模型的贴图UV，选择UV展开相关工具，将多个模型的UV映射到合并后模型的UV，然后再把多模型对应的材质贴图烘焙到合并后的模型对应的材质贴图。该种方式的优点是能够批量制作，效果接近第一种方式；缺点是UV展开散乱，会出现黑边问题，引起模型法线问题，不能够对局部进行材质替换，对于复杂模型，UV展开和材质贴图烘焙时间成本较高。第三种方式，基于TextureAtlases(纹理贴图集)进行多模型及材质合并，该方式将材质用到的贴图以某种方式排列在一张图上，然后根据贴图的位置，调整模型的UV位置，对模型进行合并。目前该技术在实时渲染引擎UnrealEngine4的ActorMerging中有使用，其优点是能批量制作、不用对模型进行UV展开、能够进行材质替换、输出PBR材质各个通道信息等；缺点是如果模型的UV不规范，如超出[0,1]边界，模型的显示会出错；贴图的排布没有按重要性进行，如图片和纯色占用合成后的贴图面积一样，如果数据多的情况会导致模型显示效果模糊；处理速度较慢，如由于在编辑器中处理，打开编辑器以及导入模型和材质就用掉很多时间。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种三维模型及材质合并方法、装置、存储介质以及渲染方法，解决模型材质素材合并速度慢，同时优化三维实时渲染效率。该专利技术方案主要解决模型贴图素材合并后数据存储量大导致的渲染CPU过载以及由大量drawcall产生的渲染卡顿等问题。本专利技术的技术方案为：第一方面，提供了一种三维模型及材质合并方法，所述方法包括：步骤1数据采集：获取三维模型文件、材质文件以及纹理贴图；步骤2确定贴图排布方式：包括纹理贴图拼图尺寸、纹理贴图拼图中纹理贴图的排布特性以及纹理贴图拼图的格式的确定；步骤3材质去重及纹理贴图合并拼接：对材质进行去重处理后，依据确定的贴图排布方式进行各通道的纹理贴图合并拼接，得到各通道的纹理贴图拼图；步骤4优化存储：对三维模型和各通道的纹理贴图拼图进行存储尺寸优化后，生成配置文件并存储。第二方面，提供了一种三维模型及材质合并装置，所述装置包括：数据获取模块，用于获取三维模型文件、材质文件以及纹理贴图；贴图排布方式确定模块，用于确定贴图排布方式；材质去重模块，用于对材质进行去重处理；纹理贴图合并模块，用于依据确定的贴图排布方式进行各通道的纹理贴图合并拼接，得到各通道的纹理贴图拼图；优化及配置模块，用于对三维模型和各通道的纹理贴图拼图进行存储尺寸优化后，生成配置文件并存储。第三方面，提供了一种终端，所述终端包括一个或多个处理器和一个或多个存储器，所述一个或多个存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述一个或多个处理器加载并执行以实现上述的三维模型及材质合并方法所执行的操作。第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现上述的三维模型及材质合并方法所执行的操作。第五方面，提供了一种渲染方法，所述渲染方法包括：依据上述三维模型及材质合并方法进行三维模型及材质合并生成配置文件；基于所述配置文件，对三维模型进行渲染。本专利技术的有益效果包括：(1)本专利技术通过预先设定贴图排布方式，对三维模型和各通道的纹理贴图拼图进行存储尺寸优化，提升了三维模型及材质合并速度，能够进行流畅AR展示；(2)本专利技术通过对材质去重、优化存储处理，减少数据存储量，降低渲染CPU的数据加载量，提升渲染效率。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。图1是本专利技术实施例提供的一种三维模型及材质合并方法的流程图；图2(a)为原始场景图，图2(b)～图2(e)分别为BaseColor、Metallic、Roughness、Specular通道的纹理贴图拼图；图3是本专利技术实施例提供的一种三维模型及材质合并装置的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种三维模型及材质合并装置的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种三维模型及材质合并装置的结构示意图；图6是终端的结构示意图；图7是本专利技术实施例提供的一种渲染方法的流程图。具体实施方式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。图1是本专利技术实施例提供的一种三维模型及材质合并方法的流程图。参见图1，以对一个渲染场景中的多个三维模型及材质进行合并为例进行说明，该实施例包括：S101，获取三维模型文件、材质文件以及纹理贴图。其中，三维模型文件包含多个三维模型数据，每个三维模型具体代表一个小的产品，因此尺寸比较小。每个三维模型数据包含描述结构特征的顶点信息，指示渲染方向的法线信息、模型的纹理映射信息(UV信息)以及标识渲染材质的材质ID。该材质ID作为材质标识，将三维模型渲染部位与渲染需要材质对应起来，即根据材质ID可以将材质对应的纹理贴图根据模型的的UV信息烘焙到对应的三维模型渲染部位。材质文件包含材质参数，材质类型不同，对应的材质参数不同，每种材质参数对应一个材质参数通道，以PBR材质为例，材质参数包括底色(BaseColor)、金属感(Metallic)、镜面反射(Specular)、粗糙度(Roughness)、自发光颜色(EmissiveColor)、不透明度(Opacit本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维模型及材质合并方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤1数据采集：获取三维模型文件、材质文件以及纹理贴图；/n步骤2确定贴图排布方式：包括纹理贴图拼图尺寸、纹理贴图拼图中纹理贴图的排布特性以及纹理贴图拼图的格式的确定；/n步骤3材质去重及纹理贴图合并拼接：对材质进行去重处理后，依据确定的贴图排布方式进行各通道的纹理贴图合并拼接，得到各通道的纹理贴图拼图；/n步骤4优化存储：包括对三维模型和各通道的纹理贴图拼图进行存储尺寸优化，后生成配置文件并存储。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维模型及材质合并方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1数据采集：获取三维模型文件、材质文件以及纹理贴图；
步骤2确定贴图排布方式：包括纹理贴图拼图尺寸、纹理贴图拼图中纹理贴图的排布特性以及纹理贴图拼图的格式的确定；
步骤3材质去重及纹理贴图合并拼接：对材质进行去重处理后，依据确定的贴图排布方式进行各通道的纹理贴图合并拼接，得到各通道的纹理贴图拼图；
步骤4优化存储：包括对三维模型和各通道的纹理贴图拼图进行存储尺寸优化，后生成配置文件并存储。


2.如权利要求1所述的三维模型及材质合并方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述步骤2之前，剔除透明材质，不对透明材质进行各通道纹理贴图合并拼接，直接对透明材质对应的各通道纹理贴图进行尺寸优化，即缩小各通道纹理贴图尺寸。


3.如权利要求1所述的三维模型及材质合并方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述步骤2之前，根据三维模型的UV信息，判断纹理贴图合并后是否会导致渲染效果模糊，对纹理贴图合并后会导致渲染效果模糊的三维模型的纹理贴图不进行合并。


4.如权利要求3所述的三维模型及材质合并方法，其特征在于，所述方法还包括：采用切割几何的方式对纹理贴图合并后是否会导致渲染效果模糊进行预判，具体过程为：
通过增加顶点数对三维模型中几何进行一次切割，统计切割后的顶点数，当该顶点数大于顶点数阈值时，即认为纹理贴图合并后是会导致渲染效果模糊，不进行各通道纹理贴图合并。


5.如权利要求3所述的三维模型及材质合并方法，其特征在于，所述方法还包括：采用扩充图片的方式对纹理贴图合并后是否会导致渲染效果模糊进行预判，具体过程为：
对只允许排布一张纹理贴图的排布区域进行图片扩充，即增加排布区域内纹理贴图的数量，同时更改纹理贴图对应的UV值，当更新的UV值大于UV值阈值时，即认为纹理贴图合并后是会导致渲染效果模糊，不进行各通道纹理贴图合并。


6.如权利要求1所述的三维模型及材质合并方法，其特征在于，在纹理贴图合并拼接过程中，在纹理贴图拼接处做填充处理，同时对对应的模型的UV也做填充处理。


7.如权利要求1所述的三维模型及材质合并方法，其特征在于，对三维模型进行存储尺寸优化包括：
降低三维模型的顶点数据和法线数据以及UV数据的数据精度，以实现对三维模型的存储尺寸的优化。


8.如权利要求1所述的三维模型及材质合并方法，其特征在于，对纹理贴图拼图进行存储尺寸优化包括：
当不存在法线贴图、自发光颜色通道信息时，则不生成法...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐睿，张海林，陈力，马轲，
申请(专利权)人：杭州群核信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33