[发明专利]一种基于web的全景图的光照渲染方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于web的图像渲染技术，尤其涉及一种基于web的全景图的光照渲染方法。

背景技术

很多人喜欢旅游，在游玩中人们可以放松心情，陶冶情操，交识朋友，但是由于时间、地域、经济、体力等因素，很多人的旅游愿望无法实现。随着网络的发展，虚拟旅游为人们提供了一种新的旅游方式。

“照片级真实感(photorealism)”一直是数字照明和三维真实感渲染技术多年来追求的目标。这项技术不断发展，力求在计算机虚拟的三维世界中模拟自然界真实的光照效果以达到以假乱真的程度。其中涉及到的技术有光能传递(radiosity)技术以及光线跟踪技术，光能传递是80年代发展起来的渲染方法。其基于物理学理论，通过对整个场景的所有表面求解辐射度，即热力学的辐射度积分式来计算的。因此光能传递是一种建立在由面到面基础上的渲染方式。1997年，Lightscape作为独立的Radiosity渲染引擎由工作站移植到PC上，并由此得到了前所未有的广泛应用。同时，一种建立在光线追踪(Raytrace)系统基础上发展起来的全局照明(GI，GlobalIllumination)算法开始崭露头脚。其采用在表面上进行光线采样的方式，收集每个画面像素的细节值，并生成最终图像。采用这种技术的MentalRay渲染器由德国公司开发，被置入高端3D软件包Softimage中，首度出现在商用领域。到了2000年，MentalRay宣布支持Discreet的3ds max。由此，全局照明终于进入了PC平台。由德国Cebas公司开发的final Render独树一帜，成为引人注目的集点。其使用随机半球光线采样(the Hemispheric Dome ofRandom rays)收集光照信息，可描述的光线追踪与平行渲染技术应用于渲染，并用最短的时间完成计算。自然光照中的三种情况：直接光照(DirectComponent)，高亮的间接光照(Specular Indirect Component，即Caustics)，漫射的间接光照(Difuse Indirect Component)都可以做到独立的和完全可控的模拟。HDRI可以生成比用传统照像设备包含更多色彩信息的图像。HDRI记录了真实世界的光和色彩，色调，可以获取超出普通图像可见范围的曝光梯度。其与全局照明算法的结合可以产生更接近现实生活环境的光照效果，即所说的“像片级真实感”。全局照明算法和高动态范围图像技术的结合应无疑极具诱惑力。通常，利用HDRI的三维场景可以分为三个部分：远景(Distant scene)，近景(Local Scene)，虚拟体(Synthetic Objects)。其中，远景是指虚拟体所处的大环境，它在具体画面中可能所占的位置并不大。但是它对于场景物体的光照属性却有非常大的影响。近景则是与虚拟体相互作用的小环境，其接受阴影，反射折射的光线焦散，反弹光线及反射虚拟体。近景，虚拟体所呈现的颜色，明暗，投影，反射，折射都有赖于大环境的状况。HDRI所要做的，就是模拟远景环境。两者的照明关系由GI算法来实现。同时，近景和虚拟体对大环境光照属性的影响是可以忽略的。

但大多数虚拟旅游系统只是能够对单一的全景图进行360的观看，不能在旅游景点进行虚拟漫游。

发明内容

本发明提供一种利用LDR全景图里面的光照信息通过tone mapping技术来模拟HDR(high dynamic range)全景图的光照信息，得到逼真的HDR效果虚拟展示效果，解决了web上不同视点全景图漫游的速度延迟问题以及效果单调问题。

一种基于web的全景图的光照渲染方法，包括服务器端按照客户端的请求将指定的含有三维模型的图像进行压缩后发送给客户端；客户端对压缩的图像解码后进行渲染并显示，所述的渲染包括如下步骤：

(1)对解码后的图像进行解析，在客户端建立一个半球体的模型，然后把解析后的图像作为纹理贴到半球体模型上去；

(2)将整个半球体划分为若干个等面积的小球面，每个小球面虚拟为一个点光源，将三维模型按照其位置参数放置到半球体模型中；

(3)计算三维模型上所有点沿各个方向的出射光辉值，其中某一点沿各个方向的出射光辉值Lr，如下式：

①

式①中

Le(x，ω_r)是模型上当前点上沿方向ω_r的自发射的光辉值；

f_r是模型上当前点的双向反射分布函数；

θ_i是模型上当前点的向量；

是当前点的向量与点光源入射向量的夹角；