[发明专利]虚拟对象的渲染方法和装置、存储介质、电子装置

说明书

本申请公开了一种虚拟对象的渲染方法和装置、存储介质、电子装置。其中，该方法包括：获取第一模型和第二模型，第一模型和第二模型用于表示虚拟场景中的目标对象，第一模型的面片精度低于第二模型的面片精度；通过物理引擎对第一模型进行模拟确定目标对象所处的目标姿态；利用第一模型中面片的顶点位置确定第二模型中面片的顶点位置，其中，第一模型中面片的顶点位置是第一模型处于目标姿态时的顶点位置；利用第二模型渲染出处于目标姿态的目标对象。本申请解决了相关技术中数据处理的效率较低的技术问题。

技术领域

本申请涉及游戏领域，具体而言，涉及一种虚拟对象的渲染方法和装置、存储介质、电子装置。

背景技术

当前，随着玩家和开发者对游戏品质的追求，更逼真自然的动画效果已成为诸多游戏的目标之一。这其中，实时布料模拟作为一个关键特性，可以广泛应用在角色服装，场景柔体等诸多情景下，既可改善传统骨骼动画表现僵硬、细节粗糙的不足，也能解决顶点动画无法交互、存贮量大的问题，从而大幅提升游戏的真实感体验，如图1所示。

目前常用的物理引擎PhysX、Bullet和Havok中提供有完整的布料系统，其中Nvidia的PhysX应用较为广泛，当前主流的两大3D引擎Unity和Unreal都缺省使用了PhysX中的布料解决方案。主流的布料模拟的算法是基于力的质点弹簧模型(Mass-SpringModel)和基于位置的约束求解模型(Position Based Dynamic)。

在弹簧质点模型中，如图2所示，把模型的顶点看作质点，质点之间的关系用弹簧表示，弹簧可以设置为不同的类型，如拉伸弹簧(stretch springs)、剪切弹簧(ShearSprings)和弯曲弹簧(bend springs)。在模拟时根据外力(如重力、风力等)和弹簧弹力计算每个质点的受力，然后计算加速度，再计算出质点在一个很短的时间步长内的速度和位置，为使模拟结果稳定，通常设置较小的步长，每帧进行多次迭代求解，这种方案的计算量比较大。

基于位置的约束求解模型和弹簧质点模型类似，只是顶点之间的关系用约束来表示，而且模型的求解不是基于力的，而是基于位置，求解约束函数。和弹簧质点模型相比，基于位置的约束求解模型稳定性更好些，但在模拟时还是要迭代计算，仍然需要大量的计算。可见，从算法上来说，布料的运行时间runtime计算开销比较大。

考虑到目前Unity引擎在手游领域的广泛应用，在Unity的布料实现中，Unity的布料系统基于Nvidia的PhysX实现，并进行了大量的封装，屏蔽了内部的细节，简化布料的使用。Unity的布料被封装成一个Component，其使用方法很简单：首先，在SkinnedMeshRenderer所在的gameObject上添加cloth component；然后编辑布料每个顶点的属性，在cloth组件中调整其他属性和碰撞体信息；实现的效果如图3所示。

除了使用Unity自带的布料系统外，在Asset Store中还有其他的插件可以实现或接近动态布料的效果，如Dynamic Bone、Obi Cloth等，Obi Cloth是一款模拟布料的插件，核心的布料解算器用C++实现，其他部分用c#实现；Obi Cloth提供了丰富的布料特性和友好的布料编辑体验，使用起来也不太复杂，模拟效果也很不错，如图4所示，但其效率相比Unity自带的布料要低很多，而且与不同版本的Unity之间也有一些兼容问题，因此应用较为有限。

另外，移动平台上常用的Dynamic Bone插件也可在某些情况下来逼近布料效果，该插件是基于骨骼的物理模拟方法，将骨骼看作通过关节相连的链状结构，通过物理计算来模拟骨骼链的运动，然后通过Skin作用到模型的顶点。