[发明专利]模型表面法线的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机图像学领域，具体地，涉及一种模型表面法线的计算方法。

背景技术

随着计算机图形学不断发展，其包罗万象，来源广泛，主要包括虚拟现实、科学研究、三维动画、军事仿真和娱乐等。由于电子游戏和电影特效的广泛应用以及普及，计算机图形学越来越受人们的关注。尽管科技在不断的发展，但计算机图形学一些基本的原理和方法，却保持着稳定和连贯。在虚拟的三维世界中，采用3D建模软件塑造几何外型，这些模型一般都不含有表面法线信息，而法线信息对于实体的模型绘制有很大的作用，目前计算模型表面顶点法线也有很多方法，基本使用平均加权法来计算法线，对物体表现的形态进行更多细节的刻画，使观察者所得到模型更真实。目前计算模型表面的法线采用面法线来表示各个点的法线方向，这样的方法并不能使得模型更好的呈现其表面的形态，实体模型如果都是采用这种面法线绘制，那么这个面的亮度都是一样的，从而造成在各个面衔接的时候不够光滑，整个对象模型看起来如鳞片状的效果。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种模型表面法线的计算方法，以实现消除模型表面过渡不平滑，反差较小的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种模型表面法线的计算方法，对于有多个三角形拼接描述物体的表面结构的三角网络模型，经过GPU的光栅化，即对每个顶点和像素进行插值计算，转化为像素的位置和法线信息，则计算每个像素的法线的朝向能得出模型表面的光照信息，

计算每个像素的法线的朝向分为两种情况；

第一种情况：对不带有法线贴图的模型进行法线计算；

第二种情况：对带有法线贴图的模型法线进行计算。

优选的，上述第一种情况对不带有法线贴图的模型进行法线计算具体步骤包括：

找到三角网络模型中所有共享顶点的所有面的步骤；

计算所有面中各个面的面法线的步骤；

将上述计算的各个面的面法线相加从而得出一个面法线和，将该面法线和除以三角网络模型中共顶点的三角形数量值。

优选的，第二种情况对带有法线贴图的模型法线进行计算具体步骤包括：

采集法线贴图中的法线的步骤；

上述采集法线为切面空间的法线，将该切面空间的法线方向转化为LOCAL空间的法线计算的步骤；

判断LOCAL空间的法线方向，使该LOCAL空间的法线方向为正方向的法线的步骤。

优选的，上述切面空间具体计算步骤为：

设定在切线空间的坐标方向为T，B，N；T代表切线方向，B代表副法线方向，N代表法线方向；且三个方向相互垂直；

设三角形ABC,中，基于切线空间的坐标为纹理u,v坐标，根据顶点的u,v坐标可以计算T，B，N,而T,B均在三角形所在平面上，设A(U1,V1)B(U2,V2),C(U3,V3)；

BA→=T*ΔUBA-B*ΔVBA]]>

CA→=T*ΔUCA-B*ΔVCA]]>

其中，

ΔU_BA＝U₂-U₁，ΔU_CA＝U₃-U₁，ΔV_BA＝V₂-V₁，ΔV_CA＝V₃-V₁，，