本發(fā)明涉及圖形技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在游戲場景中顯示天空球的方法和裝置。

背景技術(shù)：

隨著計算機(jī)軟、硬件突飛猛進(jìn)的發(fā)展，計算機(jī)圖形學(xué)在各個行業(yè)的應(yīng)用也得到迅速普及和深入。目前，計算機(jī)圖形學(xué)己進(jìn)入三維時代，三維圖形在人們周圍無所不在?？茖W(xué)計算可視化、計算機(jī)動畫和虛擬現(xiàn)實(shí)已經(jīng)成為近年來計算機(jī)圖形學(xué)的三大熱門話題，而這三大熱門話題的技術(shù)核心均為三維圖形。

天空是當(dāng)前圖形引擎場景制作中重要的一部分，通過它可以表達(dá)時間，天氣，塑造氣氛等等。目前，顯示天空的方法包括天空盒和天空球兩種。

傳統(tǒng)的天空球采用經(jīng)緯線劃分方法，有南北極和赤道部分。然而，在經(jīng)緯線劃分方法中，在對應(yīng)紋理貼圖時，整個球面的紋理密度是不統(tǒng)一的。在南北極部分紋理密度過大，會有堆積現(xiàn)象，在赤道部分紋理密度過小，會有拉伸現(xiàn)象。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中基于經(jīng)緯線劃分方法生成的球體模型。由圖1可見，由于紋理密度不均勻，因此造成顯卡負(fù)載過大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種在游戲場景中顯示天空球的方法和裝置，提高紋理密度均勻度，從而降低顯卡負(fù)載。

一種在游戲場景中顯示天空球的方法，該方法包括：

基于預(yù)定的游戲視野范圍確定天空球半徑，并建立頂點(diǎn)位于由該天空球半徑所確定的球面上的正二十面體模型；

對于所述正二十面體模型的每一個三角形執(zhí)行多次遞歸細(xì)分以形成球體模型，其中每次遞歸細(xì)分包括：在三角形的每條邊的中點(diǎn)處拆分，并將拆分點(diǎn)的平面坐標(biāo)映射到球面上；

針對球體模型執(zhí)行紋理貼圖以生成天空球，并在屏幕中透視投影展示所述天空球。

在一個實(shí)施方式中，所述多次遞歸細(xì)分為：四次遞歸細(xì)分。

在一個實(shí)施方式中，所述在三角形的每條邊的中點(diǎn)處拆分，并將拆分點(diǎn)的平面坐標(biāo)映射到球面上包括：

對于每個三角形，在每條邊的中點(diǎn)處拆分并計算中點(diǎn)的平面坐標(biāo)，并將平面坐標(biāo)所表示的向量進(jìn)行單位化；

將所述向量乘以天空球半徑，將平面坐標(biāo)作為頂點(diǎn)映射到基于所述天空球半徑確定的球面上。

在一個實(shí)施方式中，針對球體模型執(zhí)行紋理貼圖以生成天空球包括：

針對球體模型執(zhí)行512×512分辨率的紋理貼圖以生成天空球。

一種在游戲場景中顯示天空球的裝置，該裝置包括：

模型建立模塊，用于基于預(yù)定的游戲視野范圍確定天空球半徑，并建立頂點(diǎn)位于由該天空球半徑所確定的球面上的正二十面體模型；

遞歸模塊，用于對于所述正二十面體模型的每一個三角形執(zhí)行多次遞歸細(xì)分以形成球體模型，其中每次遞歸細(xì)分包括：在三角形的每條邊的中點(diǎn)處拆分，并將拆分點(diǎn)的平面坐標(biāo)映射到球面上；

展示模塊，用于針對球體模型執(zhí)行紋理貼圖以生成天空球，并在屏幕中透視投影展示所述天空球。

在一個實(shí)施方式中，所述多次遞歸細(xì)分為：四次遞歸細(xì)分。

在一個實(shí)施方式中，遞歸模塊，用于對于每個三角形，在每條邊的中點(diǎn)處拆分并計算中點(diǎn)的平面坐標(biāo)，并將平面坐標(biāo)所表示的向量進(jìn)行單位化；將所述向量乘以天空球半徑，將平面坐標(biāo)作為頂點(diǎn)映射到基于所述天空球半徑確定的球面上。

在一個實(shí)施方式中，展示模塊，用于針對球體模型執(zhí)行512×512分辨率的紋理貼圖以生成天空球。

從上述技術(shù)方案可以看出，在本發(fā)明實(shí)施方式中：基于預(yù)定的游戲視野范圍確定天空球半徑，并建立頂點(diǎn)位于由該天空球半徑所確定的球面上的正二十面體模型；對于所述正二十面體模型的每一個三角形執(zhí)行多次遞歸細(xì)分以形成球體模型，其中每次遞歸細(xì)分包括：在三角形的每條邊的中點(diǎn)處拆分，并將拆分點(diǎn)的平面坐標(biāo)映射到球面上；針對球體模型執(zhí)行紋理貼圖以生成天空球，并在屏幕中透視投影展示所述天空球?？梢?，本發(fā)明實(shí)施方式基于正二十面體遞歸細(xì)分構(gòu)成球體模型，使之有均勻紋理密度，在紋理尺寸上節(jié)省更多的消耗，可以降低顯存空間。

附圖說明

以下附圖僅對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)緯線劃分法生成的球體模型示意圖。

圖2為根據(jù)本發(fā)明在游戲場景中顯示天空球的方法流程圖。

圖3為根據(jù)本發(fā)明正二十面體模型的示意圖。

圖4為根據(jù)本發(fā)明對三角形的遞歸細(xì)分示意圖。

圖5為根據(jù)本發(fā)明基于正二十面體遞歸劃拆分的球體模型示意圖。

圖6為根據(jù)本發(fā)明在游戲場景中顯示天空球的裝置結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為了對發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式，在各圖中相同的標(biāo)號表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充當(dāng)實(shí)例、例子或說明”，不應(yīng)將在本文中被描述為“示意性”的任何圖示、實(shí)施方式解釋為一種更優(yōu)選的或更具優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)方案。

為使圖面簡潔，各圖中的只示意性地表示出了與本發(fā)明相關(guān)部分，而并不代表其作為產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)。另外，以使圖面簡潔便于理解，在有些圖中具有相同結(jié)構(gòu)或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標(biāo)出了其中的一個。

在一些大型的3D游戲中，有幾個必不可少的元素，比如說天空和大地，這些元素的存在可以增加3D場景的真實(shí)感。天空其實(shí)就是一個很大的容器，把整個世界都罩在下面，大地就是一個平面，場景中所有的元素都顯示在二者所包圍的空間中。

三維天空的技術(shù)主要包括三種類型：一種是平面型天空(Sky Plane)，僅用一個平面蓋在所有元素的頭頂。這種技術(shù)有點(diǎn)弱，很容易被識破，真實(shí)感也很低，有時還需要用霧來覆蓋遠(yuǎn)景以增加真實(shí)感，但是效果和技術(shù)含量依然很低。一種是天空穹廬(Sky Dome)，有時也稱為天空球，即放到場景元素頭頂上的是一個曲面，通常都會為一個半球，這種技術(shù)的真實(shí)性和立體感強(qiáng)；另外一種是天空盒子(Sky Box)，即把天空做成一個立方體，所有的元素都罩在其下。

現(xiàn)有技術(shù)的天空球采用經(jīng)緯線劃分方法。然而，在經(jīng)緯線劃分方法中，在對應(yīng)紋理貼圖時，整個球面的紋理密度是不統(tǒng)一的。在南北極部分紋理密度過大，會有堆積現(xiàn)象，在赤道部分紋理密度過小，會有拉伸現(xiàn)象。

在本發(fā)明實(shí)施方式中，基于正二十面體遞歸細(xì)分構(gòu)成球體模型，使之有均勻紋理密度。

圖2為根據(jù)本發(fā)明在游戲場景中顯示天空球的方法流程圖。

如圖2所示，該方法包括：

步驟201：基于預(yù)定的游戲視野范圍確定天空球半徑，并建立頂點(diǎn)位于由該天空球半徑所確定的球面上的正二十面體模型。

在這里，首先基于預(yù)定的游戲視野范圍確定天空球半徑，而且可以建立頂點(diǎn)位于由該天空球半徑所確定的球面上的正二十面體模型。

圖3為根據(jù)本發(fā)明正二十面體模型的示意圖。

如圖3所示，正二十面體模型是由20個等邊三角形所組成的正多面體，共有12個頂點(diǎn)，30條棱，20個面。

步驟202：對于正二十面體模型的每一個三角形執(zhí)行多次遞歸細(xì)分以形成球體模型，其中每次遞歸細(xì)分包括：在三角形的每條邊的中點(diǎn)處拆分，并將拆分點(diǎn)的平面坐標(biāo)映射到球面上。

在這里，對于對正二十面體模型中的每一個等邊三角形，在每條邊的中點(diǎn)之間拆分，最后把新生成的頂點(diǎn)坐標(biāo)所表示的向量進(jìn)行單位化，將此向量乘以球的半徑，將新生成的頂點(diǎn)坐標(biāo)映射球面上。

圖4為根據(jù)本發(fā)明對三角形的遞歸細(xì)分示意圖。

如圖4所示，以正二十面體模型中的一個三角形P₀P₁P₂為例進(jìn)行說明，三角形P₀P₁P₂各個頂點(diǎn)的坐標(biāo)分別為P₀、P₁和P₂。該三角形P₀P₁P₂具有三條等邊，分別為P₀P₁、P₀P₂和P₁P₂。

第一次遞歸細(xì)分包括：

首先，計算三角形P₀P₁P₂的三條等邊的各自中點(diǎn)坐標(biāo)。具體地，計算等邊P₀P₁的中點(diǎn)坐標(biāo)，假定中點(diǎn)為P₀₁，則P₀₁＝(P₀+P₁)/2；計算等邊P₀P₂的中點(diǎn)坐標(biāo)，假定中點(diǎn)為P₂₀，則P₂₀＝(P₀+P₂)/2；計算等邊P₁P₂的中點(diǎn)坐標(biāo)，假定中點(diǎn)為P₁₂，則P₁₂＝(P₁+P₂)/2。

而且，三角形P₀P₁P₂被拆分為四個三角形，分別為：三角形P₀P₀₁P₂₀、三角形P₁P₀₁P₁₂、三角形P₂P₂₀P₁₂和三角形P₀₁P₂₀P₁₂。

然后，將新生成的頂點(diǎn)坐標(biāo)P₀₁、P₂₀和P₁₂所表示的向量進(jìn)行單位化，將此向量乘以球的半徑，將新生成的頂點(diǎn)坐標(biāo)映射球面上。

第二次遞歸過程包括：計算三角形P₀P₀₁P₂₀的三條等邊的各自中點(diǎn)坐標(biāo)，將新生成的頂點(diǎn)坐標(biāo)所表示的向量進(jìn)行單位化，將此向量乘以球的半徑，將新生成的頂點(diǎn)坐標(biāo)映射球面上；計算三角形P₁P₀₁P₁₂的三條等邊的各自中點(diǎn)坐標(biāo)，將新生成的頂點(diǎn)坐標(biāo)所表示的向量進(jìn)行單位化，將此向量乘以球的半徑，將新生成的頂點(diǎn)坐標(biāo)映射球面上；計算三角形P₂P₂₀P₁₂的三條等邊的各自中點(diǎn)坐標(biāo)，將新生成的頂點(diǎn)坐標(biāo)所表示的向量進(jìn)行單位化，將此向量乘以球的半徑，將新生成的頂點(diǎn)坐標(biāo)映射球面上；計算三角形P₀₁P₂₀P₁₂的三條等邊的各自中點(diǎn)坐標(biāo)，將新生成的頂點(diǎn)坐標(biāo)所表示的向量進(jìn)行單位化，將此向量乘以球的半徑，將新生成的頂點(diǎn)坐標(biāo)映射球面上。

而且，三角形P₀P₀₁P₂₀、三角形P₁P₀₁P₁₂、三角形P₂P₂₀P₁₂和三角形P₀₁P₂₀P₁₂中的每一個都被拆分為四個小三角形，從而一共構(gòu)成16個小三角形。

類似地，第三次遞歸過程包括，針對這16個小三角形中的每一個，分別計算三條邊的各自中點(diǎn)坐標(biāo)。將新生成的頂點(diǎn)坐標(biāo)所表示的向量進(jìn)行單位化，將此向量乘以球的半徑，將新生成的頂點(diǎn)坐標(biāo)映射球面上。16個小三角形每一個都被拆分為四個更小的三角形，從而構(gòu)成64個更小的三角形。

類似地，可以對這64個更小的三角形中的每一個分別進(jìn)行中點(diǎn)拆分以執(zhí)行多次遞歸。

申請人發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過四次遞歸之后，已經(jīng)可以形成良好的球體模型。

圖5為根據(jù)本發(fā)明基于正二十面體遞歸劃拆分的球體模型示意圖。該球體模型可以具有均勻紋理密度。在正二十面體模型上四次迭代遞歸拆分三角面，形成合適三角面數(shù)量的球體模型。使用該模型替代現(xiàn)有技術(shù)中的經(jīng)緯線劃分法生成的模型，原始模型需要1024*1024分辨率的紋理才能達(dá)到理想效果，替換后僅使用512*512分辨率的紋理即可達(dá)到同樣效果，節(jié)省了75％的顯存空間。

步驟203：針對球體模型執(zhí)行紋理貼圖以生成天空球，并在屏幕中透視投影展示天空球。

在這里，由于天空球是紋理密度均勻的，因此在紋理尺寸上節(jié)省更多的消耗。最后，在屏幕中透視投影展示天空球。

基于上述描述，本發(fā)明實(shí)施方式還提出了一種在游戲場景中顯示天空球的裝置。

圖6為根據(jù)本發(fā)明在游戲場景中顯示天空球的裝置結(jié)構(gòu)圖。

如圖6所示，該裝置600包括：

模型建立模塊601，用于基于預(yù)定的游戲視野范圍確定天空球半徑，并建立頂點(diǎn)位于由該天空球半徑所確定的球面上的正二十面體模型；

遞歸模塊602，用于對于所述正二十面體模型的每一個三角形執(zhí)行多次遞歸細(xì)分以形成球體模型，其中每次遞歸細(xì)分包括：在三角形的每條邊的中點(diǎn)處拆分，并將拆分點(diǎn)的平面坐標(biāo)映射到球面上；

展示模塊603，用于針對球體模型執(zhí)行紋理貼圖以生成天空球，并在屏幕中透視投影展示所述天空球。

在一個實(shí)施方式中，多次遞歸細(xì)分為：四次遞歸細(xì)分。

在一個實(shí)施方式中，遞歸模塊602，用于對于每個三角形，在每條邊的中點(diǎn)處拆分并計算中點(diǎn)的平面坐標(biāo)，并將平面坐標(biāo)所表示的向量進(jìn)行單位化；將所述向量乘以天空球半徑，將平面坐標(biāo)作為頂點(diǎn)映射到基于所述天空球半徑確定的球面上。

在一個實(shí)施方式中，展示模塊603，用于針對球體模型執(zhí)行512×512分辨率的紋理貼圖以生成天空球。

綜上所述，在本發(fā)明實(shí)施方式中：基于預(yù)定的游戲視野范圍確定天空球半徑，并建立頂點(diǎn)位于由該天空球半徑所確定的球面上的正二十面體模型；對于所述正二十面體模型的每一個三角形執(zhí)行多次遞歸細(xì)分以形成球體模型，其中每次遞歸細(xì)分包括：在三角形的每條邊的中點(diǎn)處拆分，并將拆分點(diǎn)的平面坐標(biāo)映射到球面上；針對球體模型執(zhí)行紋理貼圖以生成天空球，并在屏幕中透視投影展示所述天空球?？梢?，本發(fā)明實(shí)施方式基于正二十面體遞歸細(xì)分構(gòu)成球體模型，使之有均勻紋理密度，在紋理尺寸上節(jié)省更多的消耗，可以降低顯存空間。

在本文中，“一個”并不表示將本發(fā)明相關(guān)部分的數(shù)量限制為“僅此一個”，并且“一個”不表示排除本發(fā)明相關(guān)部分的數(shù)量“多于一個”的情形。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”等僅用于表示相關(guān)部分之間的相對位置關(guān)系，而非限定這些相關(guān)部分的絕對位置。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說明，而并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方案或變更，如特征的組合、分割或重復(fù)，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。