[发明专利]一种实时的管腔内渲染方法

权利要求书

1.一种实时的管腔内渲染方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、基础参数计算：

1)计算管腔内模型的顶点法向n：公式为k为顶点1领域面片的数量，A_i为相邻面片i的面积，P_i为相邻面片i的归一化法向；

2)计算中间方向矢量h：公式为其中l为光线入射方向，v为视角方向；

S2、计算出射光所占入射光比例：

1)计算漫反射比例：其中color表示管腔内表面的基础材质颜色，F₉₀＝0.5+2.0α(h·v)²，其中α为管腔内表面的粗糙度，n为步骤1-1计算的顶点法向，h为步骤1-2计算的中间方向矢量；

2)计算法线朝向的比例的公式为：其中α为管腔内表面的粗糙度，n为步骤1-1计算的顶点法向，h为步骤1-2计算的中间方向矢量；

3)计算反射的光线所占的比例的公式为：F(l,h)＝F₀+(1-F₀)(1-(v·h))⁵，其中其中η表示管腔内表面相对于空气的折射率，h为步骤1-2计算的中间方向矢量；

4)计算未被遮蔽的比例的公式为：

其中b＝0.25(1+α)²，其中α为管腔内表面的粗糙度，n为步骤1-1计算的顶点法向，h为步骤1-2计算的中间方向矢量；

5)计算矫正因子的公式为：其中n为步骤1-1计算的顶点法向；

6)计算出射光所占入射光比例的公式为：

f(l,v)＝f_d+λ·D(n,h,α)·F(l,h)·G(l,v,h)，其中f_d是步骤2-1计算的漫反射比例，D(n,h,α)为步骤2-2计算的法线朝向的比例，F(l,h)为步骤2-3计算的反射的光线所占的比例，G(l,v,h)为步骤2-4计算的未被遮蔽的比例，λ为步骤2-5计算的矫正因子；

S3、计算出射光的亮度：

1)计算出射光的亮度的公式为：其中k为场景中光源的数量，f(l_i,v)为步骤2-6计算的出射光所占比例，L_i为第i个光源的光照强度，首先计算每个像素点在当个入射光源的照射下的出射光的亮度，然后再进行算术平均；

S4、渲染流程：

1)搭建渲染管道：包括加载管腔模型、计算顶点法向、顶点着色器、图元装配、几何着色器、光栅化、片元着色器、测试与混合、HDR后处理；

2)将步骤2-3放在片元着色器中；

3)渲染管道包括但不限于为OpenGL、OpenCL和CUDA搭建。