[发明专利]一种增强虚拟现实场景光照与反射真实度的方法

说明书

本发明公开了一种增强虚拟现实场景光照与反射真实度的方法，包括：录入用户绘制的户型区域，并对户型区域数据进行预处理；基于模块特征，划分户型内功能模块；基于模块特性，计算生成各模块的补光灯对象；基于环境参数，调整补光灯的强度和颜色；提取环境中的反射材质，根据不透明度和反射系数划分不同的种类；基于环境参数和周围物体，生成反射贴图，实时渲染补光灯。本发明通过并行计算区域补光灯信息和反射贴图，大大提升了实时渲染效果体验，并通过这两种途径，有效提高渲染效率，大大提升交互体验。

技术领域

本发明涉及一种增强虚拟现实场景光照与反射真实度的方法，属于三维场景实时渲染技术领域。

背景技术

在三维场景实时渲染中，增强虚拟现实体验，提高场景真实度，对于吸引用户增强人机交互体验越来越重要。实时渲染中，光线亮度衰减比较多，为了模拟更加真实的环境光，需要我们根据环境生成一些补光灯，同时通过辅助生成反射贴图，提升光影效果。

现有的光照渲染算法主要是基于环境光照、漫射光照与镜面光照等。光照照在物体表面上，通过着色器在像素点上着色，从而模拟具有真实感的材质效果，比如半透明效果、反射效果和玉石效果。在三维空间内物理的表面颜色通常由三基色向量描述，实时渲染一般有三种渲染方法，多光源一次渲染、多光源多次渲染和延迟着色。前两者由于大量计算每一个物体，对隐藏对象渲染浪费资源；而延迟着色，由于每次着色都是基于上一次像素点的属性，因此时间复杂度相对小很多。但是在真实生活中，在有光的房间里，物体表面不会是完全无光的，总有一部分光量子在物体表面。

所以，我们有必要智能的添加一些补光灯模拟这部分损失的环境光，同时针对反射材质，生成反射贴图实时渲染，通过这两种途径，有效的提高了渲染效率，大大的提升了交互体验。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种增强虚拟现实场景光照与反射真实度的方法，能够实现补光灯和反射贴图的自动化生成，通过这两种途径，有效提高渲染效率，大大提升交互体验。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种增强虚拟现实场景光照与反射真实度的方法，包括以下步骤：

1)根据用户绘制的户型区域，录入数据结构并完成预处理；

2)根据模块特征，划分户型内功能模块，比如卧室客厅等，为之后补光灯的环境信息提供依据，同时能有效提高计算并行性，增强实时体验；

3)基于模块特性，包括窗户大小、位置、进深，计算生成各模块的补光灯信息，包括补光灯的大小、位置、数量；

4)基于环境参数，调整补光灯的强度和颜色，进一步提升补光灯的真实感；

5)提取环境中的反射材质，根据不透明度和反射系数划分不同的种类；

6)基于环境参数和周围物体，叠加数次渲染，叠加反射到设定次数，生成相应的全景反射贴图；

7)贴上贴图，实时渲染补光灯。

进一步的，所述预处理过程包括：实现点面信息三角化，并计算面片法向量。

进一步的，所述各模块补光灯信息的生成过程包括：设窗户高度为h，宽度为w，则补光灯面片高度为k₁h，宽度为k₂w，补光灯距离窗户长度L＝k₃*min(h,w)，照射范围面积为S，且补光灯的光强与照射面积S正相关；其中，k₁、k₂为倍数系数，设整个场景光照强度为N则k₁∝N，k₂∝N，且k₃为倍数系数，

进一步的，所述环境参数包括窗户进深、室内光照强度和颜色。