[发明专利]一种轻量级GPU云烘培Web3D实时全局光照渲染管线

权利要求书

1.一种轻量级GPU云烘培Web3D实时全局光照渲染管线，应用于全局光照协作式渲染系统，所述渲染系统由负责全局光照的云端和负责直接光照的前端构成，所述云端与前端之间通过WebSocket与WebRTC通信连接，其特征在于，所述渲染管线的实现方法包括以下步骤：

S1，保持云端场景属性与前端同步，同时前端与相同场景的其余前端点对点连接；

S2，云端基于GPU加速Lightmap烘培，对全局光照进行处理，具体包括：

S201，基于动态预测的方法，得到扩大的FOV数值，实现网络通讯延迟补偿；

S202，使用实时全局光照算法计算屏幕空间全局光照贴图；

S203，通过UV映射方式，结合插值后处理，增量式更新光照帖图；

S204，将光照贴图编码后使用WebRTC技术流式传输至前端；

S3，前端直接光照渲染，利用光照贴图进行实时全局光照渲染。

2.根据权利要求1所述的轻量级GPU云烘培Web3D实时全局光照渲染管线，其特征在于，所述的步骤S1中，保持云端场景属性与前端同步，同时前端与相同场景的其余前端点对点连接，具体包括：

统一云端与前端的场景模型，包括命名统一、层级关系统一、单位统一、格式统一、方向统一、模型UV通道数量及数据统一；

云端与前端之间，建立WebSocket、WebRTC连接，云端将已建立连接的相同场景的其他前端列表传输至指定的前端；

指定的前端与相同场景的其他前端之间通过WebRTC建立点对点连接；

云端与相同场景的其他前端并行传输改动前的轻量化原始场景；

指定的前端将改动的场景数据，包括模型方向、位置、材质信息、光源方向、位置、光强、颜色信息和当前时间信息，通过WebSocket传递至云端，云端根据传递数据修改场景。

3.根据权利要求1所述的轻量级GPU云烘培Web3D实时全局光照渲染管线，其特征在于，所述的步骤S201，基于动态预测的方法，得到扩大的FOV数值，实现网络通讯延迟补偿，具体包括：

基于场景帧画面数据、Lightmap全局光照辐照度数据、场景模型网络数据，使用关注度算法计算出当前帧、上一帧、上上帧关注点位置；

输入当前帧、上一帧、上上帧关注点位置，使用Dead Reckoning算法计算出下一帧关注点位置，以此为中心建立相机平截头体，计算出相机方向D′_i+1、位置信息F′_i+1；

输入当前帧、上一帧、上上帧相机方向、位置信息，使用Dead Reckoning算法计算出下一帧相机方向D″_i+1、位置信息F″_i+1，与上一步计算数据混合，得到最终的下一帧相机方向、位置信息：

D_i+1＝a·D′_i+1+b·D″_i+1 (1)

F_i+1＝a·F′_i+1+b·F″_i+1 (2)

其中，a、b为权重系数，取值为a，b∈[0.0，1.0]且a+b＝1.0，权重比例根据相应的DeadReckoning以及关注度算法手动调节；

以相机当前帧、下一帧方向与位置数据建立平截头体，计算当前帧、下一帧相机远平面右上角的点P_i与P_i+1的位置；

根据以下公式计算得到扩大的FOV数值：

其中，α为初始FOV大小，默认值为60°，v₁＝P_i-F_i、v₂＝P_i+1-F_i，F_i为当前帧相机位置，FOV的范围限制的[60°，120°]内。