[发明专利]一种基于Cook-Torrance算法的网页端3D模型实现方法

说明书

本发明涉及网页端3D展示领域，具体公开了一种基于Cook‑Torrance算法的网页端3D模型实现方法，首先在3D模型设计软件上设计3D模型并生成模型文件，具体表现为使用3Dmax软件生成模型文件，该模型文件包括三维模型数据obj文件和表面材质的mtl文件；其次，将上述3D模型文件使用three.js开源库中的THREE.OBJMTLLoader()函数加载三维模型数据obj文件和表面材质的mtl文件；第三步，根据Cook‑Torrance 3D算法，编写顶点着色器和片元着色器程序，并将使用three.js开源库中的ShaderMaterial()函数自定义shader导入着色器程序；最后，用Cook‑Torrance 3D光照模型的顶点着色器和片元着色器渲染3D模型，解决现有网页端光照模型只考虑镜面反射或漫反射分量，导致渲染效果真实感低的问题。

技术领域

本发明涉及网页端3D展示领域，具体公开了一种基于Cook-Torrance算法的网页端3D模型实现方法。

背景技术

3D模型在网页端展示需要三组数据，即模型的三维数据，纹理映射数据以及光照模型数据。此处的纹理并非织物、喷绘等设计纹理，而是反应3D模型材质的物理特征的纹理数据，包括其粗糙度、光照下颜色等等。

光照模型是结合模型的物理特性生成的数学模型，我们最终需要的是在特定光源下，经过光照模型处理后，3D模型的反射光数据。一般包括三部分：环境光、漫反射以及镜面反射。可以根据3D模型材质的不同，调整三部分的比例。

常用的光照模型有Lambert光照模型和Phong光照模型。其中Lambert光照模型又称为漫反射模型，一般用于表面粗糙的3D模型，如柏油马路、原木制品等模型。理想的漫反射模型假定观察者在各个视角都可以看到一样的放射光强度，但为了更接近实际物品的漫反射，一般会在光照模型中加入环境光分量。Phong光照模型又称镜面反射模型，表面光滑的3D模型被光照射时，在镜面反射角及附近区域内的入射光极大部分都会成为反射光，即只有在视点方向与反射光方向一致时，才可以观察到该物体。

以上两种光照模型都是较为基础的光照模型，在网页端实现较为简单，但较为粗略。故而将Cook-Torrance算法应用于网页3D模型展示中，Cook-Torrance光照模型是基于Beckmann微表面模型提出的更具真实感的光照计算模型，该光照计算模型充分考虑到物体表面的微观光照特性，并且符合光照学上的双向反射分布函数特征，是一种比较完善的局部光照模型，将其应用在网页端3D模型上，处理更为细致。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于Cook-Torrance算法的网页端3D模型实现方法，通过该方法可以弥补现有网页端光照模型只考虑镜面反射或漫反射分量，导致渲染效果真实感低的问题。

为达到上述目的，本发明提供一种基于Cook-Torrance算法的网页端3D模型实现方法，包括以下步骤：

A、搭建3D模型并生成3D模型数据文件；

B、加载3D模型数据文件至网站数据库；

C、根据Cook-Torrance算法，编写顶点着色器程序和片元着色器程序；

D、调用自定义着色器；

E、渲染3D模型，得到注重细节处理的渲染效果。

进一步，步骤A中搭建3D模型并生成3D模型数据文件的具体操作为：采用3D模型设计软件搭建所需的3D模型后，使用3Dmax软件导出模型数据文件，包括三维模型数据obj文件和表面材质的mtl文件。

进一步，步骤B中加载3D模型文件的具体实现方法为：使用three.js开源库搭建场景，使用THREE.OBJMTLLoader()函数加载三维模型数据obj文件和表面材质的mtl文件。