基于法线贴图的实时多尺度高频材质渲染方法及系统与流程

技术特征：
1.基于法线贴图的实时多尺度高频材质渲染方法，其特征是，包括：获取待渲染高频材质图像；获取待渲染高频材质图像的法线贴图；基于待渲染高频材质图像的法线贴图，确定目标法线贴图和映射结构；映射结构，是指：待渲染高频材质图像的法线贴图与目标法线贴图之间块的映射关系；获取着色点足迹；基于着色点足迹和映射结构，确定对应的当前层级；根据确定的当前层级，筛选对应当前层级的上层级高斯波瓣和下层级高斯波瓣；计算所筛选的上层级高斯波瓣和下层级高斯波瓣的贡献值；将上、下层的贡献值进行插值得到最终的总贡献值，进而得到待渲染高频材质的没有噪声的直接光照图像；将待渲染高频材质的没有噪声的直接光照图像和非高频材质去噪后的间接光照结果图像进行混合，得到最终的渲染图像。2.如权利要求1所述的基于法线贴图的实时多尺度高频材质渲染方法，其特征是，基于待渲染高频材质图像的法线贴图，确定目标法线贴图；具体包括：(1)：对待渲染高频材质图像的法线贴图i划分为若干个块；每个块被视为若干个四维高斯波瓣的集合；(2)：从待渲染高频材质图像的法线贴图i中随机抽取一个块，放置于目标法线贴图h的左上角，这个在目标法线贴图左上角的块被命名为p0；(3)：对于已经放置于目标法线贴图上的块pi，遍历待渲染高频材质图像的法线贴图i，选择新的块pj；选择的过程中，计算新的块pj与块pi的重叠面积中包含的四维高斯波瓣的重叠区域误差，随机选择一个满足重叠区域误差约束的块，如果没有满足重叠区域误差约束的块，就选择重叠区域误差最小的块；(4)：计算新的块pj与块pi的重叠区域，找到两个块之间的最小接缝误差的路径；(5)：将新的块pj固定到目标法线贴图h上，同时被固定的还有最小接缝误差的路径；(6)：重复(3)～(5)，直至目标法线贴图h被块填充完毕。3.如权利要求2所述的基于法线贴图的实时多尺度高频材质渲染方法，其特征是，所述对待渲染高频材质图像的法线贴图i划分为若干个块；每个块被视为若干个四维高斯波瓣的集合；具体包括：首先，i上的高斯波瓣被划分为n个空间网格，然后，对于每个网格，使用k-means聚类方法，将每个网格中的四维高斯波瓣聚类为k个新的四维高斯波瓣，在聚类的过程中，同时考虑了波瓣的位置和法线信息，对于不同的空间网格使用相同的k值，使得存储稳定。4.如权利要求1所述的基于法线贴图的实时多尺度高频材质渲染方法，其特征是，基于着色点足迹和映射结构，确定对应的当前层级；具体包括：根据着色点对应的足迹大小，对mip-map的层级进行定位。5.如权利要求1所述的基于法线贴图的实时多尺度高频材质渲染方法，其特征是，根据确定的当前层级，筛选对应当前层级的上层级高斯波瓣和下层级高斯波瓣；具体包括：根据确定的mip-mapped层级，在相邻两个mip-map层级上查询符合半向量检索范围的条件的高斯波瓣。6.如权利要求1所述的基于法线贴图的实时多尺度高频材质渲染方法，其特征是，计算所筛选的上层级高斯波瓣和下层级高斯波瓣的贡献值；具体包括：
采用法线分布函数项，计算所筛选的上层级高斯波瓣和下层级高斯波瓣的贡献值。7.如权利要求1所述的基于法线贴图的实时多尺度高频材质渲染方法，其特征是，将待渲染高频材质的没有噪声的直接光照图像和非高频材质去噪后的间接光照结果图像进行混合，得到最终的渲染图像；具体包括：将有噪声的非高频材质的间接光照的结果通过去噪算法得到去除噪声的图像，然后与没有噪声的高频材质的直接光照结果进行混合，得到具有全局光照效果的最终的渲染图像。8.基于法线贴图的实时多尺度高频材质渲染系统，其特征是，包括：获取模块，其被配置为：获取待渲染高频材质图像；映射结构确定模块，其被配置为：获取待渲染高频材质图像的法线贴图；基于待渲染高频材质图像的法线贴图，确定目标法线贴图和映射结构；映射结构，是指：待渲染高频材质图像的法线贴图与目标法线贴图之间块的映射关系；计算模块，其被配置为：获取着色点足迹；基于着色点足迹和映射结构，确定对应的当前层级；根据确定的当前层级，筛选对应当前层级的上层级高斯波瓣和下层级高斯波瓣；计算所筛选的上层级高斯波瓣和下层级高斯波瓣的贡献值；将上、下层的贡献值进行插值得到最终的总贡献值，进而得到待渲染高频材质的没有噪声的直接光照图像；混合模块，其被配置为：将待渲染高频材质的没有噪声的直接光照图像和非高频材质去噪后的间接光照结果图像进行混合，得到最终的渲染图像。9.一种电子设备，其特征是，包括：存储器，用于非暂时性存储计算机可读指令；以及处理器，用于运行所述计算机可读指令，其中，所述计算机可读指令被所述处理器运行时，执行上述权利要求1-7任一项所述的方法。10.一种存储介质，其特征是，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述非暂时性计算机可读指令由计算机执行时，执行权利要求1-7任一项所述方法的指令。

技术总结
本发明公开了基于法线贴图的实时多尺度高频材质渲染方法及系统，获取待渲染高频材质图像；获取待渲染高频材质图像的法线贴图；基于待渲染高频材质图像的法线贴图，确定目标法线贴图和映射结构；基于着色点足迹和映射结构，确定对应的当前层级；根据确定的当前层级，筛选对应当前层级的上、下层级高斯波瓣；计算所筛选的上、下层级高斯波瓣的贡献值；将上、下层的贡献值进行插值得到最终的总贡献值，进而得到待渲染高频材质的直接光照图像；将待渲染高频材质的直接光照图像和非高频材质去噪后的间接光照结果图像进行混合，得到最终的渲染图像。通过将高频材质的直接光照和普通材质去噪后的间接光照混合在一起得到较为不错的渲染结果。染结果。染结果。


技术研发人员：王璐 谭皓文 徐延宁 朱君秋 孟祥旭 王贝贝
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2021.11.19
技术公布日：2022/2/24