[发明专利]一种基于物理着色的方法及系统

权利要求书

1.一种基于物理着色的方法，其特征在于，包括：

利用环境光纹理图片生成具有微表面反射项的环境光纹理序列；

根据所述环境光纹理序列，计算环境光纹理项；

利用加入模拟的高动态范围光照项对所述环境光纹理项进行对比度调节，得到初始反射颜色；

根据所述初始反射颜色，利用菲涅尔效应反射项计算最终反射颜色；

将所述最终反射颜色和漫反射颜色相加得到最终光照颜色；

其中，根据所述环境光纹理序列，计算环境光纹理项，包括：

计算相机向量相对于表面法线的反射向量，并计算反射向量对应的环境光纹理坐标；

利用所述环境光纹理序列，根据材质粗糙度选择反射向量对应的环境光纹理；

利用所述环境光纹理坐标和所述环境光纹理进行采样，得到环境光纹理项。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用环境光纹理图片生成具有微表面反射项的环境光纹理序列，包括：

将环境光纹理图片进行镜像处理，并将两个镜像后的图片分别拼接在环境光纹理图片左右两侧，形成纹理图片；

对所述纹理图片进行预定次数高斯滤波处理，生成对应的高斯处理纹理图片；

对全部高斯处理纹理图片进行金字塔重采样；

选取重采样后的图片中的中心预定区域，生成一组正对不同粗糙度的环境光纹理序列。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用加入模拟的高动态范围光照项对所述环境光纹理项进行对比度调节，得到初始反射颜色，包括：

计算所述环境光纹理项和所述环境光纹理的平均颜色；

利用加入模拟的高动态范围光照项，调节所述平均颜色的对比度得到初始反射颜色。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述初始反射颜色，利用菲涅尔效应反射项计算最终反射颜色，包括：

利用公式frenel+(1.0-frenel)*pow((1.0-reflectDir)，5.0)计算菲涅尔效应强度值；

将所述菲涅尔效应强度值与所述初始反射颜色相乘得到最终反射颜色；

其中，frenel为菲涅尔效应反射项，reflectDir为反射向量，pow为指幂函数。

5.一种基于物理着色的系统，其特征在于，包括：

预处理模块，用于利用环境光纹理图片生成具有微表面反射项的环境光纹理序列；

第一计算模块，用于根据所述环境光纹理序列，计算环境光纹理项；

第二计算模块，用于利用加入模拟的高动态范围光照项对所述环境光纹理项进行对比度调节，得到初始反射颜色；

第三计算模块，用于根据所述初始反射颜色，利用菲涅尔效应反射项计算最终反射颜色；

第四计算模块，用于将所述最终反射颜色和漫反射颜色相加得到最终光照颜色；

所述第一计算模块，包括：

坐标计算单元，用于计算相机向量相对于表面法线的反射向量，并计算反射向量对应的环境光纹理坐标；

环境光纹理确定单元，用于利用所述环境光纹理序列，根据材质粗糙度选择反射向量对应的环境光纹理；

环境光纹理项确定单元，用于利用所述环境光纹理坐标和所述环境光纹理进行采样，得到环境光纹理项。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述预处理模块，包括：

图片处理单元，用于将环境光纹理图片进行镜像处理，并将两个镜像后的图片分别拼接在环境光纹理图片左右两侧，形成纹理图片；

高斯滤波单元，用于对所述纹理图片进行预定次数高斯滤波处理，生成对应的高斯处理纹理图片；

金字塔采样单元，用于对全部高斯处理纹理图片进行金字塔重采样；

环境光纹理序列生成单元，用于选取重采样后的图片中的中心预定区域，生成一组正对不同粗糙度的环境光纹理序列。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二计算模块，包括：

平均颜色计算单元，用于计算所述环境光纹理项和所述环境光纹理的平均颜色；

初始反射颜色计算单元，用于利用加入模拟的高动态范围光照项，调节所述平均颜色的对比度得到初始反射颜色。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第三计算模块，包括：

菲涅尔效应强度计算单元，用于利用公式frenel+(1.0-frenel)*pow((1.0-reflectDir)，5.0)计算菲涅尔效应强度值；

最终反射颜色计算单元，用于将所述菲涅尔效应强度值与所述初始反射颜色相乘得到最终反射颜色；

其中，frenel为菲涅尔效应反射项，reflectDir为反射向量，pow为指幂函数。