[发明专利]基于球谐函数的体积渲染方法、装置、设备和存储介质

说明书

本申请涉及基于球谐函数的体积渲染方法、装置、设备和存储介质，属于实时渲染领域，所述方法包括：选取预设数目的角度值，每个角度值对应一个视线方向；在每个视线方向上对待渲染物体内部的介质密度进行预积分，得到与每个视线方向对应的介质密度预积分结果；将各视线方向以及与各视线方向对应的介质密度预积分结果作为球谐函数系数进行保存；当接收到任意视线方向时，根据保存的球谐函数系数，读取与该视线方向对应的介质密度预积分结果，并根据该介质密度预积分结果得到体积的光影信息；根据体积的光影信息，进行渲染。本申请实施例节约了大量次数的Ray Marching，降低了计算的开销，从而达到节约计算成本的有益效果。

技术领域

本申请涉及实时渲染技术领域，特别是涉及基于球谐函数的体积渲染方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

目前，为了实现体积渲染，通常采取的方法是用体积的切片信息或者点云来表达体积信息，并基于光线步进(Ray Marching)来实现体积的渲染，例如，在模拟云层形状时，一般通过采样3D噪声来模拟云的形状，从而增加云在垂直方向的层次感。然而，由于对每个像素都需要通过非常多次数的Ray Marching去采样噪声或者生成噪声，以及计算体积的光影，所以从计算的开销而言，代价非常高。

因此，如何在体积渲染时节约计算成本，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于球谐函数的体积渲染方法、装置、设备和存储介质，以至少解决相关技术中如何在体积渲染时节约计算成本的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种基于球谐函数的体积渲染方法，包括：选取预设数目的角度值，每个所述角度值对应一个视线方向；在每个所述视线方向上对待渲染物体内部的介质密度进行预积分，得到与每个所述视线方向对应的介质密度预积分结果；将各所述视线方向以及与各所述视线方向对应的所述介质密度预积分结果作为球谐函数系数进行保存；当接收到任意所述视线方向时，根据保存的所述球谐函数系数，读取与该视线方向对应的所述介质密度预积分结果，并根据该介质密度预积分结果得到体积的光影信息；根据所述体积的光影信息，进行渲染。

在其中一些实施例中，所述的选取预设数目的角度值包括：通过蒙特卡洛随机选取预设数目的角度值。

在其中一些实施例中，所述的在每个所述视线方向上对待渲染物体内部的介质密度进行预积分，得到与每个所述视线方向对应的介质密度预积分结果包括：在每个所述视线方向上进行光线步进，对待渲染物体内部的介质密度进行预积分，并逐步累加从视线射入表面到射出背面中所有的所述介质密度，得到与每个所述视线方向对应的介质密度预积分结果。

在其中一些实施例中，所述的将各所述视线方向以及与各所述视线方向对应的所述介质密度预积分结果作为球谐函数系数进行保存包括：将各所述视线方向以及与各所述视线方向对应的所述介质密度预积分结果作为两阶的球谐函数系数进行保存。

在其中一些实施例中，所述的将各所述视线方向以及与各所述视线方向对应的所述介质密度预积分结果作为两阶的球谐函数系数进行保存包括：根据所述介质密度预积分结果得到体积的光影信息，将该体积的光影信息预烘焙到所述待渲染物体的模型的顶点上或者存到贴图上。

第二方面，本申请实施例提供了一种基于球谐函数的体积渲染装置，包括选取模块、预积分模块、保存模块、读取模块和渲染模块，其中，选取模块用于选取预设数目的角度值，每个所述角度值对应一个视线方向；预积分模块用于在每个所述视线方向上对待渲染物体内部的介质密度进行预积分，得到与每个所述视线方向对应的介质密度预积分结果；保存模块用于将各所述视线方向以及与各所述视线方向对应的所述介质密度预积分结果作为球谐函数系数进行保存；读取模块用于当接收到任意所述视线方向时，根据保存的所述球谐函数系数，读取与该视线方向对应的所述介质密度预积分结果，并根据该介质密度预积分结果得到体积的光影信息；渲染模块用于根据所述体积的光影信息，进行渲染。