本發(fā)明涉及場(chǎng)景渲染技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及模擬太陽(yáng)的方法及裝置。

背景技術(shù)：

在當(dāng)今的三維游戲場(chǎng)景中，為了呈現(xiàn)更為逼真的自然環(huán)境，模擬出天空及其天空中的太陽(yáng)是必不可少的。而現(xiàn)如今3D游戲已不僅僅局限在PC機(jī)中安裝運(yùn)行，能在可移動(dòng)設(shè)備(比如手機(jī))中安裝運(yùn)行已成為了一種趨勢(shì)。由于可移動(dòng)設(shè)備的性能及其電量的限制，在PC機(jī)中使用的現(xiàn)有太陽(yáng)模擬技術(shù)，過于復(fù)雜，使用在可移動(dòng)設(shè)備中就使得游戲渲染效率低下，耗電量大增。

比較常見的實(shí)現(xiàn)方式是模擬大氣散射，最常見的兩種大氣散射形式是Rayleigh散射和Mie散射。這兩種散射使得太陽(yáng)看上去有不同的顏色和光暈。比如太陽(yáng)光在日落時(shí)是黃橙色或是黃紅色，就是因?yàn)榘l(fā)生了Rayleigh散射的緣故。而當(dāng)大氣渾濁時(shí)，太陽(yáng)周圍會(huì)出現(xiàn)一個(gè)大的白色暈輪，這是因?yàn)樘?yáng)光發(fā)生了Mie散射的緣故。

現(xiàn)有技術(shù)為了模擬這兩種大氣散射形式，要對(duì)散射方程求解。而散射方程有嵌套的積分，所以又分解為相位函數(shù)、外向散射方程、內(nèi)向散射方程、表面散射方程這四個(gè)方程來(lái)求近似解。實(shí)時(shí)模擬要進(jìn)行這一系列的方程計(jì)算，方程中又有大量的積分運(yùn)算。所以求解這些方程比較復(fù)雜且計(jì)算量非常大，在性能相對(duì)較差的移動(dòng)設(shè)備中容易造成性能瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)?zhí)峁┠M太陽(yáng)的方法及裝置，以減少模擬太陽(yáng)的計(jì)算量。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種模擬太陽(yáng)的方法，該方法包括：

預(yù)先設(shè)定太陽(yáng)模型為由四個(gè)頂點(diǎn)連接而成的正四邊形，預(yù)先設(shè)定與太陽(yáng)模型對(duì)應(yīng)的紋理坐標(biāo)；

將太陽(yáng)模型轉(zhuǎn)換到裁剪空間中，得到太陽(yáng)的裁剪頂點(diǎn)；

對(duì)太陽(yáng)的裁剪頂點(diǎn)進(jìn)行光柵化處理，得到對(duì)應(yīng)的片元，對(duì)紋理坐標(biāo)進(jìn)行插值，得到片元中的每個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的紋理地址；

根據(jù)各紋理地址，從預(yù)設(shè)的紋理圖像中采集對(duì)應(yīng)的紋素，將該紋素的顏色與預(yù)設(shè)的太陽(yáng)顏色相乘，得到片元中與該紋理地址對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的顏色。

所述太陽(yáng)模型的四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(-1，1)、(1，1)、(-1，-1)、(1，-1)。

所述紋理坐標(biāo)分別為(0，0)、(1，0)、(0，1)、(1，1)。

所述將太陽(yáng)模型轉(zhuǎn)換到裁剪空間中包括：

根據(jù)太陽(yáng)模型的四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，以及預(yù)設(shè)的太陽(yáng)的方向、太陽(yáng)的半徑、世界轉(zhuǎn)換矩陣及旋轉(zhuǎn)偏移量，將太陽(yáng)的四個(gè)頂點(diǎn)從模型空間轉(zhuǎn)換到世界空間，根據(jù)預(yù)設(shè)的視見轉(zhuǎn)換矩陣，將太陽(yáng)的頂點(diǎn)從世界空間轉(zhuǎn)換到相機(jī)空間，根據(jù)預(yù)設(shè)的投影轉(zhuǎn)換矩陣將太陽(yáng)的頂點(diǎn)從相機(jī)空間轉(zhuǎn)換到裁剪空間。

所述將太陽(yáng)模型轉(zhuǎn)換到裁剪空間中包括：頂點(diǎn)著色器將太陽(yáng)模型轉(zhuǎn)換到裁剪空間中；

所述對(duì)太陽(yáng)的裁剪頂點(diǎn)進(jìn)行光柵化處理包括：光柵器對(duì)太陽(yáng)的裁剪頂點(diǎn)進(jìn)行光柵化處理；

所述對(duì)紋理坐標(biāo)進(jìn)行插值包括：光柵器對(duì)紋理坐標(biāo)進(jìn)行插值；

所述根據(jù)各紋理地址，從預(yù)設(shè)的紋理圖像中采集對(duì)應(yīng)的紋素，將該紋素的顏色與預(yù)設(shè)的太陽(yáng)顏色相乘包括：片元著色器根據(jù)各紋理地址，從預(yù)設(shè)的紋理圖像中采集對(duì)應(yīng)的紋素，將該紋素的顏色與預(yù)設(shè)的太陽(yáng)顏色相乘。

一種模擬太陽(yáng)的裝置，該裝置包括：

頂點(diǎn)著色器，用于將太陽(yáng)模型轉(zhuǎn)換到裁剪空間中，得到太陽(yáng)的裁剪頂點(diǎn)，其中，太陽(yáng)模型為由四個(gè)頂點(diǎn)連接而成的正四邊形；

光柵器，用于對(duì)頂點(diǎn)著色器得到的太陽(yáng)的裁剪頂點(diǎn)進(jìn)行光柵化處理，得到對(duì)應(yīng)的片元，對(duì)與太陽(yáng)模型對(duì)應(yīng)的紋理坐標(biāo)進(jìn)行插值，得到片元中的每個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的紋理地址；

片元著色器，用于根據(jù)光柵器得到的各紋理地址，從預(yù)設(shè)的紋理圖像中采集對(duì)應(yīng)的紋素，將該紋素的顏色與預(yù)設(shè)的太陽(yáng)顏色相乘，得到片元中與該紋理地址對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的顏色。

所述頂點(diǎn)著色器轉(zhuǎn)換的太陽(yáng)模型的四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(-1，1)、(1，1)、(-1，-1)、(1，-1)。

所述光柵器進(jìn)行插值的紋理坐標(biāo)分別為(0，0)、(1，0)、(0，1)、(1，1)。

所述頂點(diǎn)著色器將太陽(yáng)模型轉(zhuǎn)換到裁剪空間中包括：

根據(jù)太陽(yáng)模型的四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，以及預(yù)設(shè)的太陽(yáng)的方向、太陽(yáng)的半徑、世界轉(zhuǎn)換矩陣及旋轉(zhuǎn)偏移量，將太陽(yáng)的四個(gè)頂點(diǎn)從模型空間轉(zhuǎn)換到世界空間，根據(jù)預(yù)設(shè)的視見轉(zhuǎn)換矩陣，將太陽(yáng)的頂點(diǎn)從世界空間轉(zhuǎn)換到相機(jī)空間，根據(jù)預(yù)設(shè)的投影轉(zhuǎn)換矩陣將太陽(yáng)的頂點(diǎn)從相機(jī)空間轉(zhuǎn)換到裁剪空間。

可見，本申請(qǐng)能夠減少模擬太陽(yáng)的計(jì)算量，提高模擬太陽(yáng)的效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本申請(qǐng)一實(shí)施例提供的模擬太陽(yáng)的方法流程圖；

圖2為本申請(qǐng)另一實(shí)施例提供的模擬太陽(yáng)的方法流程圖；

圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的太陽(yáng)模型的四個(gè)頂點(diǎn)的示意圖；

圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的紋理坐標(biāo)的示意圖；

圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的模擬太陽(yáng)的裝置的組成示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明再作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1為本申請(qǐng)一實(shí)施例提供的模擬太陽(yáng)的方法流程圖，其具體步驟如下：

步驟101：預(yù)先設(shè)定太陽(yáng)模型為由四個(gè)頂點(diǎn)連接而成的正四邊形，預(yù)先設(shè)定與太陽(yáng)模型對(duì)應(yīng)的紋理坐標(biāo)。

其中，太陽(yáng)模型的四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(-1，1)、(1，1)、(-1，-1)、(1，-1)；紋理坐標(biāo)分別為(0，0)、(1，0)、(0，1)、(1，1)。

步驟102：將太陽(yáng)模型轉(zhuǎn)換到裁剪空間中，得到太陽(yáng)的裁剪頂點(diǎn)。

步驟103：對(duì)太陽(yáng)的裁剪頂點(diǎn)進(jìn)行光柵化處理，得到對(duì)應(yīng)的片元，對(duì)紋理坐標(biāo)進(jìn)行插值，得到片元中的每個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的紋理地址。

步驟104：根據(jù)各紋理地址，從預(yù)設(shè)的紋理圖像中采集對(duì)應(yīng)的紋素，將該紋素的顏色與預(yù)設(shè)的太陽(yáng)顏色相乘，得到片元中與該紋理地址對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的顏色。

圖2為本申請(qǐng)另一實(shí)施例提供的模擬太陽(yáng)的方法流程圖，其具體步驟如下：

步驟201：預(yù)先設(shè)定太陽(yáng)的模型為由四個(gè)頂點(diǎn)連接而成的正四邊形，將太陽(yáng)模型的四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)輸入OpenGL(開放圖形庫(kù))的頂點(diǎn)著色器，預(yù)先設(shè)定與太陽(yáng)模型對(duì)應(yīng)的四個(gè)紋理坐標(biāo)，將四個(gè)紋理坐標(biāo)輸入頂點(diǎn)著色器；同時(shí)，將預(yù)設(shè)的太陽(yáng)的方向、太陽(yáng)的半徑、世界轉(zhuǎn)換矩陣、視見轉(zhuǎn)換矩陣、投影轉(zhuǎn)換矩陣以及旋轉(zhuǎn)偏移量輸入OpenGL的頂點(diǎn)著色器。

本申請(qǐng)中，太陽(yáng)的模型如圖3所示，太陽(yáng)模型僅采用四個(gè)頂點(diǎn)構(gòu)成，并使用一張表現(xiàn)太陽(yáng)的圖像紋理來(lái)模擬。初始的四個(gè)頂點(diǎn)：(-1，1)、(1，1)、(-1，-1)、(1，-1)的連線組成兩個(gè)三角形，進(jìn)而構(gòu)成一個(gè)正四邊形平面。

四個(gè)紋理坐標(biāo)如圖4所示，分別為(0，0)、(1，0)、(0，1)、(1，1)，每個(gè)紋理坐標(biāo)分別賦予太陽(yáng)模型的一個(gè)頂點(diǎn)，以便將圖像紋理正確映射到四個(gè)頂點(diǎn)構(gòu)成的平面上。

太陽(yáng)的方向、太陽(yáng)的半徑、世界轉(zhuǎn)換矩陣、視見轉(zhuǎn)換矩陣、投影轉(zhuǎn)換矩陣以及旋轉(zhuǎn)偏移量根據(jù)想要達(dá)到的太陽(yáng)的三維場(chǎng)景中的位置、大小等預(yù)先設(shè)置。

步驟202：頂點(diǎn)著色器根據(jù)太陽(yáng)模型的四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，以及太陽(yáng)的方向、太陽(yáng)的半徑、世界轉(zhuǎn)換矩陣及旋轉(zhuǎn)偏移量，將太陽(yáng)的四個(gè)頂點(diǎn)從模型空間轉(zhuǎn)換到世界空間，然后根據(jù)視見轉(zhuǎn)換矩陣，將太陽(yáng)的頂點(diǎn)從世界空間轉(zhuǎn)換到相機(jī)空間，再根據(jù)投影轉(zhuǎn)換矩陣將太陽(yáng)的頂點(diǎn)從相機(jī)空間轉(zhuǎn)換到裁剪空間，得到太陽(yáng)的裁剪頂點(diǎn)，將太陽(yáng)的裁剪頂點(diǎn)的坐標(biāo)輸出到OpenGL的光柵器，同時(shí)，將四個(gè)紋理坐標(biāo)輸出到光柵器。

步驟203：光柵器根據(jù)太陽(yáng)的裁剪頂點(diǎn)坐標(biāo)，對(duì)太陽(yáng)的裁剪頂點(diǎn)進(jìn)行光柵化處理，得到對(duì)應(yīng)的片元，且，光柵器對(duì)四個(gè)紋理坐標(biāo)進(jìn)行插值處理，得到片元中的各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的紋理地址，將該片元包含的各像素點(diǎn)的位置信息和各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的紋理地址輸出到OpenGL的片元著色器。

步驟204：片元著色器根據(jù)各紋理地址從預(yù)設(shè)的紋理圖像中采集紋素(即紋理元素)，將該紋素的顏色與預(yù)設(shè)的太陽(yáng)顏色相乘，得到片元中與該紋理地址對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的顏色。

紋理圖像為根據(jù)想要達(dá)到的太陽(yáng)渲染效果如：光暈、光強(qiáng)度等所設(shè)置的。當(dāng)要更改太陽(yáng)的渲染效果時(shí)，只需更改紋理圖像即可。

預(yù)設(shè)的太陽(yáng)顏色根據(jù)想要達(dá)到的太陽(yáng)顏色設(shè)置。

可見，本申請(qǐng)實(shí)施例無(wú)需對(duì)散射方程求解，減少了模擬太陽(yáng)的計(jì)算量，提高了模擬太陽(yáng)的效率，適用于應(yīng)用在移動(dòng)設(shè)備中的三維場(chǎng)景(如：游戲場(chǎng)景)太陽(yáng)模擬；且，在更改太陽(yáng)的顏色、大小、位置時(shí)，只需更改預(yù)設(shè)的太陽(yáng)顏色、半徑、方向等參數(shù)即可；在更改太陽(yáng)的渲染效果時(shí)，只需更改預(yù)設(shè)的紋理圖像即可。

圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例提供的模擬太陽(yáng)的裝置的組成示意圖，該裝置主要包括：頂點(diǎn)著色器51、光柵器52和片元著色器53，其中：

頂點(diǎn)著色器51，用于將太陽(yáng)模型轉(zhuǎn)換到裁剪空間中，得到太陽(yáng)的裁剪頂點(diǎn)，將太陽(yáng)的裁剪頂點(diǎn)的坐標(biāo)和預(yù)設(shè)的與太陽(yáng)模型對(duì)應(yīng)的紋理坐標(biāo)輸出到光柵器52，其中，太陽(yáng)模型為由四個(gè)頂點(diǎn)連接而成的正四邊形。

光柵器52，用于對(duì)頂點(diǎn)著色器51得到的太陽(yáng)的裁剪頂點(diǎn)進(jìn)行光柵化處理，得到對(duì)應(yīng)的片元，對(duì)與太陽(yáng)模型對(duì)應(yīng)的紋理坐標(biāo)進(jìn)行插值，得到片元中的每個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的紋理地址，將片元中包含的各像素點(diǎn)的位置信息和各像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的紋理地址輸出到片元著色器53。

片元著色器53，用于根據(jù)光柵器52得到的各紋理地址，從預(yù)設(shè)的紋理圖像中采集對(duì)應(yīng)的紋素，將該紋素的顏色與預(yù)設(shè)的太陽(yáng)顏色相乘，得到片元中與該紋理地址對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的顏色。

一實(shí)施例中，頂點(diǎn)著色器51轉(zhuǎn)換的太陽(yáng)模型的四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(-1，1)、(1，1)、(-1，-1)、(1，-1)。

一實(shí)施例中，光柵器52進(jìn)行插值的紋理坐標(biāo)分別為(0，0)、(1，0)、(0，1)、(1，1)。

一實(shí)施例中，頂點(diǎn)著色器51將太陽(yáng)模型轉(zhuǎn)換到裁剪空間中包括：

根據(jù)太陽(yáng)模型的四個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)，以及預(yù)設(shè)的太陽(yáng)的方向、太陽(yáng)的半徑、世界轉(zhuǎn)換矩陣及旋轉(zhuǎn)偏移量，將太陽(yáng)的四個(gè)頂點(diǎn)從模型空間轉(zhuǎn)換到世界空間，根據(jù)預(yù)設(shè)的視見轉(zhuǎn)換矩陣，將太陽(yáng)的頂點(diǎn)從世界空間轉(zhuǎn)換到相機(jī)空間，根據(jù)預(yù)設(shè)的投影轉(zhuǎn)換矩陣將太陽(yáng)的頂點(diǎn)從相機(jī)空間轉(zhuǎn)換到裁剪空間。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。