[发明专利]一种基于BRDF函数线性过滤的图像渲染方法

说明书

本发明公开了一种基于BRDF函数线性过滤的图像渲染方法，包括：创建BRDF图；针对BRDF图创建纹理缓存，将每个物体的几何三角形光栅化到所述纹理缓存中；针对纹理缓存中的每个纹理像素，计算对应的vMF分布函数参数以及‖r‖；依据场景中法线的分布进行区域分割，分割后的纹理像素中存储该区域对应的vMF分布函数参数，将分割后产生的BRDF图拼接得到MIP‑Map过的BRDF图；针对待渲染图像中的每个像素，计算该像素覆盖的区域大小，并据此获得该像素对应的MIP‑Map层级，然后从对应的MIP‑Map过的BRDF图中读取对应的位置信息，并进行渲染。本发明把滤波应用于实时渲染中，能够提高绘制质量，加速计算过程。

技术领域

本发明涉及图像渲染技术领域，具体涉及一种基于BRDF函数线性过 滤的图像渲染方法。

背景技术

在实时渲染的时候，正确表现出物体的细节非常重要，为了减少计算 量，同时保证物体的渲染效果，通常采用法线贴图以及BRDF函数图。

法线贴图(Normal Map)是一种使用较为广泛的绘制技术，通过利用 法线贴图存储以及表达物体表面的细微几何变化，可以在大幅降低场景几 何复杂度，减少渲染时计算量的同时，更好地保留并表现物体表面的细节， 因此被广泛应用于各领域。BRDF函数图(BRDF Map)也是一种使用广 泛的绘制技术，通过把BRDF函数参数信息存储在纹理中从而实现复杂的 几何表面材质变化。

法线贴图以及BRDF函数图的出现使计算机渲染复杂场景的能力得到 了很大的提高，但是由于在着色时候的非线性性质，计算出准确的法线贴 图信息和BRDF函数参数信息也是一个比较困难的问题。因此，要想表现 出同一个物体在不同尺寸时的表面细节，就需要有一个好的法线贴图和 BRDF函数图的滤波方法。

传统的滤波方法有直接采样、Mip-Map的法线贴图滤波方法，但是这 些方法都会造成法线贴图信息以及BRDF函数参数信息的丢失，从而使渲 染程序不能准确地表达出物体的细节。

为了解决这个问题，离线绘制方法经常使用非常重度的超级采样来缓 解这个问题，但是却带来了巨大的计算消耗。

发明内容

本发明提供了一种基于BRDF函数线性过滤的图像渲染方法，把滤波 应用于实时渲染中，与现有的滤波方法相比，能够提高绘制质量，与超级 采样的方法相比，大大加速了计算过程，能够实时完成MIP-Map的构建。

一种基于BRDF函数线性过滤的图像渲染方法，包括：

步骤1，创建BRDF图，该BRDF图包括场景的BRDF参数以及法线信 息；

步骤2，针对BRDF图创建纹理缓存，将每个物体的几何三角形通过各 自的纹理坐标光栅化到所述纹理缓存中；

步骤3，针对纹理缓存中的每个纹理像素，依据下式计算对应的vMF 分布函数：

式中，γ(s)为vMF分布函数；

κ为材质对应的材质系数，当材质的高光系数1时，κ和高光系数等 效；

μ为该vMF分布函数的主轴方向；

s为任意需要计算的方向。

同时，解如下三次方程，得到‖r‖：

‖r‖³-κ‖r‖²-3‖r‖+κ＝0；

步骤4，依据场景中法线的分布进行区域分割，分割后的纹理像素中 存储该区域对应的vMF分布函数，将分割后产生的BRDF图拼接得到 MIP-Map过的BRDF图(即多级纹理映射过的BRDF图)；