本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及實(shí)時(shí)渲染次表面散射的方法及相關(guān)裝置。

背景技術(shù)：

次表面散射效果在3D動(dòng)畫電影、游戲等很多領(lǐng)域被廣泛使用。次表面散射是光射入非金屬材質(zhì)的物體后，又射出該物體的光線傳遞過程。次表面散射主要用于表現(xiàn)光透過透明或半透明物體的效果，例如表現(xiàn)燈光照射下人的皮膚，光照射大理石、玉石、玻璃、液體等的效果等。

在光線從該物體表面的某入射點(diǎn)入射再?gòu)奈矬w表面的某出射點(diǎn)射出的過程中，光線會(huì)被散射和吸收，光線在物質(zhì)中傳播得越遠(yuǎn)，它被散射和吸收得就越厲害。則出射點(diǎn)處的光強(qiáng)會(huì)小于入射點(diǎn)處的光強(qiáng)。

可使用深度映射方式來實(shí)時(shí)渲染次表面散射的，請(qǐng)參見圖1a，其原理是：

給定虛擬物體的3d模型(Object)表面的一個(gè)點(diǎn)(可稱為像素點(diǎn))作為出射點(diǎn)，例如圖1中的d_o2點(diǎn)，根據(jù)光線直線傳輸?shù)脑磉B接d_o2點(diǎn)與光源(light)，二者與Object表面的交點(diǎn)為入射點(diǎn)d_i2。入射點(diǎn)d_i2與光源的距離減去出射點(diǎn)d_o2到光源距離，得到距離差S₂，距離差S₂是光線從點(diǎn)d_i2入射到d_o2點(diǎn)射出的傳播距離。得到光線傳播距離后，便可以使用距離指數(shù)對(duì)入射點(diǎn)的光強(qiáng)度進(jìn)行衰減，得到出射點(diǎn)d_o2的光強(qiáng)度。屏幕上表現(xiàn)的虛擬物體的像素點(diǎn)與3d模型表面上的點(diǎn)有對(duì)應(yīng)關(guān)系(請(qǐng)參見圖1b，虛擬物體表面上的像素點(diǎn)是一個(gè)個(gè)小方格)，之后，可使用出射點(diǎn)d_o2的光強(qiáng)度對(duì)虛擬物體表面上相應(yīng)的像素點(diǎn)進(jìn)行渲染。

同理，對(duì)于給點(diǎn)定d_o1可得到光源到入射點(diǎn)d_i1的距離和從光源到射出點(diǎn)d_o1距離之差(S₁)，進(jìn)而使用距離指數(shù)進(jìn)行衰減，得到出射點(diǎn)d_o1的光強(qiáng)度，再使用出射點(diǎn)d_o1的光強(qiáng)度對(duì)虛擬物體表面上相應(yīng)的像素點(diǎn)進(jìn)行渲染。

隨著各應(yīng)用場(chǎng)景越來越追求渲染效果的真實(shí)性，上述實(shí)時(shí)渲染虛擬物體的方式已不能滿足更高的真實(shí)性要求，因此，需要提高實(shí)時(shí)渲染次表面散射效果的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供實(shí)時(shí)渲染次表面散射的方法及相關(guān)裝置，以提高次表面散射效果的精度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：

一種實(shí)時(shí)渲染次表面散射的方法，包括：

在實(shí)時(shí)渲染過程中，獲取虛擬物體對(duì)應(yīng)的三維模型的表面紋理；所述表面紋理包括所述三維模型表面上的像素點(diǎn)的次表面散射紋理信息，所述次表面散射紋理信息包括所述像素點(diǎn)作為光線出射點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的M個(gè)光線入射點(diǎn)的空間信息，以及，每一光線入射點(diǎn)與所述像素點(diǎn)之間的光線傳播距離；所述光線入射點(diǎn)位于所述三維模型的表面，所述M個(gè)光線入射點(diǎn)基于散射原理確定；M為大于1的正整數(shù)；

根據(jù)所述光線入射點(diǎn)的空間信息，計(jì)算得到所述每一光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息；

根據(jù)每一光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息以及其與所述像素點(diǎn)之間的光線傳播距離進(jìn)行光線衰減，得到每一光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的衰減結(jié)果；

對(duì)各光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的衰減結(jié)果求和，得到所述像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息；

使用所述像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息，對(duì)所述虛擬物體的表面上相應(yīng)像素點(diǎn)進(jìn)行渲染。

一種實(shí)時(shí)渲染裝置，包括獲取單元和渲染單元，其中：

所述獲取單元用于在實(shí)時(shí)渲染過程中，獲取虛擬物體對(duì)應(yīng)的三維模型的表面紋理；所述表面紋理包括所述三維模型表面上的像素點(diǎn)的次表面散射紋理信息，所述次表面散射紋理信息包括所述像素點(diǎn)作為光線出射點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的M個(gè)光線入射點(diǎn)的空間信息，以及，每一光線入射點(diǎn)與所述像素點(diǎn)之間的光線傳播距離；所述光線入射點(diǎn)位于所述三維模型的表面，所述M個(gè)光線入射點(diǎn)基于散射原理確定；M為大于1的正整數(shù)；

所述渲染單元用于：

根據(jù)所述光線入射點(diǎn)的空間信息，計(jì)算得到所述每一光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息；

根據(jù)每一光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息以及其與所述像素點(diǎn)之間的光線傳播距離進(jìn)行光線衰減，得到每一光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的衰減結(jié)果；

對(duì)各光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的衰減結(jié)果求和，得到所述像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息；

使用所述像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息，對(duì)所述虛擬物體的表面上相應(yīng)像素點(diǎn)進(jìn)行渲染。

一種終端，包括上述的實(shí)時(shí)渲染次表面散射的裝置。

在本發(fā)明實(shí)施例中，三維模型上的像素點(diǎn)會(huì)對(duì)應(yīng)多個(gè)基于散射原理確定的光線入射點(diǎn)，并基于各入射點(diǎn)與像素點(diǎn)之間的光線傳播距離進(jìn)行衰減求和。與現(xiàn)有方式中只基于一個(gè)入射點(diǎn)對(duì)光強(qiáng)進(jìn)行衰減相比，其精準(zhǔn)度大大提高了。

同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例中，光線從光源出發(fā)、經(jīng)M個(gè)光線入射點(diǎn)入射再?gòu)脑撓袼攸c(diǎn)出射的過程，模擬的是光線進(jìn)入物體內(nèi)部的散射(漫反射)過程。而光線進(jìn)入物體內(nèi)部的散射過程是真實(shí)環(huán)境下的物理現(xiàn)象，因此，本發(fā)明實(shí)施例的次表面散射效果更合理，更貼近真實(shí)環(huán)境，與現(xiàn)有技術(shù)相比，次表面散射效果的精確度大大提高了。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1a為深度映射原理示例圖；

圖1b為本發(fā)明實(shí)施例提供的虛擬物體的像素點(diǎn)與三維模型表面的像素點(diǎn)的映射示例圖；

圖2a為本發(fā)明實(shí)施例提供的應(yīng)用場(chǎng)景示例圖；

圖2b為本發(fā)明實(shí)施例提供的終端的計(jì)算機(jī)架構(gòu)示例圖；

圖3、圖5、圖6a、圖6b、圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)時(shí)渲染次表面散射的方法的示例性流程圖；

圖4a和圖4b為本發(fā)明實(shí)施例提供的散射示意圖；

圖4c為本發(fā)明實(shí)施例提供的投影紋理映射示意圖；

圖7a為本發(fā)明實(shí)施例提供的劃分示意圖；

圖7b、圖9a-圖9d為本發(fā)明實(shí)施例提供的光線追蹤示意圖；

圖7c為本發(fā)明實(shí)施例提供的矢量示意圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的渲染裝置的示例性結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明可能使用的技術(shù)名詞、簡(jiǎn)寫或縮寫如下：

實(shí)時(shí)渲染：以圖形處理器(GPU)為處理器，每秒鐘達(dá)到24幀以上的畫面渲染速度，被認(rèn)為與操作者進(jìn)行有效的交互；

光線追蹤：ray tracing。也叫光束投射法，是在二維(2D)屏幕上呈現(xiàn)三維(3D)圖像的方法。當(dāng)光線照射到物體表面時(shí)，光線會(huì)經(jīng)過一系列的衰減最后進(jìn)入人眼，光線追蹤就是要計(jì)算出光線發(fā)出后經(jīng)過一系列衰減再進(jìn)入人眼時(shí)的情況。光線跟蹤程序數(shù)學(xué)地確定和復(fù)制光線的路線，但是方向相反(從眼睛返回光源)，光線跟蹤技術(shù)現(xiàn)被廣泛用于計(jì)算機(jī)游戲和動(dòng)畫中；

渲染預(yù)計(jì)算：在進(jìn)行大量的離線計(jì)算，得到一些渲染用的常量，用于實(shí)時(shí)渲染計(jì)算。

本發(fā)明提供的實(shí)時(shí)渲染次表面散射的方法及相關(guān)裝置(實(shí)時(shí)渲染裝置、終端)可應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫等領(lǐng)域。

例如，可應(yīng)用于計(jì)算機(jī)動(dòng)畫領(lǐng)域游戲的實(shí)時(shí)渲染場(chǎng)景。

上述實(shí)時(shí)渲染裝置可以軟件的形式應(yīng)用于上述終端(諸如臺(tái)式機(jī)、移動(dòng)終端、ipad、平板電腦等)中，或以硬件(例如具體可為終端的控制器/處理器)的形式作為上述設(shè)備的組成部分。

當(dāng)以軟件形式存在時(shí)，上述實(shí)時(shí)渲染裝置具體可為一應(yīng)用程序，例如手機(jī)APP、終端應(yīng)用程序等，也可作為某應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)的組件。

此外，實(shí)時(shí)渲染裝置可應(yīng)用于如圖2a所示的應(yīng)用場(chǎng)景，包括服務(wù)器101和終端102。其中，服務(wù)器101可用于提供游戲安裝包，在游戲安裝包中包括本文后續(xù)介紹的表面紋理，終端102可從服務(wù)器101處下載游戲安裝包予以安裝，并在游戲運(yùn)行中，進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染。當(dāng)然，終端102還可通過服務(wù)器101與其他終端交互，或者從服務(wù)器101中獲取游戲運(yùn)行過程中需要的數(shù)據(jù)。

圖2b示出了上述實(shí)時(shí)渲染裝置或終端的一種通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

上述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可包括總線、處理器1、存儲(chǔ)器2、通信接口3、輸入設(shè)備4和輸出設(shè)備5。處理器1、存儲(chǔ)器2、通信接口3、輸入設(shè)備4和輸出設(shè)備5通過總線相互連接。其中：

總線可包括一通路，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)掛件之間傳送信息。

處理器1可以是通用處理器，例如通用中央處理器(CPU)、網(wǎng)絡(luò)處理器(Network Processor，簡(jiǎn)稱NP)、微處理器等，也可以是特定應(yīng)用集成電路(application-specific integrated circuit，ASIC)，或一個(gè)或多個(gè)用于控制本發(fā)明方案程序執(zhí)行的集成電路。還可以是數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件。

處理器1可包括主處理器(CPU)，還可包括顯卡中的圖形處理器(GPU)等。

存儲(chǔ)器2中保存有執(zhí)行本發(fā)明技術(shù)方案的程序，還可以保存有操作系統(tǒng)和其他關(guān)鍵業(yè)務(wù)。具體地，程序可以包括程序代碼，程序代碼包括計(jì)算機(jī)操作指令。更具體的，存儲(chǔ)器2可以包括只讀存儲(chǔ)器(read-only memory，ROM)、可存儲(chǔ)靜態(tài)信息和指令的其他類型的靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(random access memory，RAM)、可存儲(chǔ)信息和指令的其他類型的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備、磁盤存儲(chǔ)器、flash等等。

輸入設(shè)備4可包括接收用戶輸入的數(shù)據(jù)和信息的裝置，例如鍵盤、鼠標(biāo)、攝像頭、掃描儀、光筆、語音輸入裝置、觸摸屏、計(jì)步器或重力感應(yīng)器等。

輸出設(shè)備5可包括允許輸出信息給用戶的裝置，例如顯示屏、打印機(jī)、揚(yáng)聲器等。

通信接口3可包括使用任何收發(fā)器一類的裝置，以便與其他設(shè)備或通信網(wǎng)絡(luò)通信，如以太網(wǎng)，無線接入網(wǎng)(RAN)，無線局域網(wǎng)(WLAN)等。

處理器1執(zhí)行存儲(chǔ)器2中所存放的程序，以及調(diào)用其他設(shè)備，可用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例所提供的方法中的各個(gè)步驟。

在一個(gè)示例中，可由GPU通過執(zhí)行存儲(chǔ)器2中所存放的程序，以及調(diào)用其他設(shè)備，可用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例所提供的實(shí)時(shí)渲染次表面散射的方法中的各個(gè)步驟。

下面將基于上面的本發(fā)明涉及的共性方面，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖3示出了上述實(shí)時(shí)渲染次表面散射的方法的一種示例性流程。圖3所示的方法應(yīng)用上述提及的領(lǐng)域或應(yīng)用場(chǎng)景(例如圖2a)中，由圖2b所示的終端中的GPU與其他部件交互完成。

上述示例性流程包括：

在301部分：在實(shí)時(shí)渲染過程中，終端中的GPU獲取虛擬物體對(duì)應(yīng)的三維(3d)模型的表面紋理。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中的虛擬物體指終端屏幕上的虛擬物體，例如人或物。當(dāng)然，也可以是人的一部分，例如前臂、上臂等。

如圖1b所示，虛擬物體表面上的像素點(diǎn)與3d模型表面上的點(diǎn)(也可稱為像素點(diǎn))有對(duì)應(yīng)關(guān)系。

本發(fā)明中的表面紋理是離線生成的。一個(gè)3d模型對(duì)應(yīng)一個(gè)表面紋理。

表面紋理的內(nèi)容可包括上述3d模型表面上的像素點(diǎn)的次表面散射紋理信息。

需要說明的是，并不是3d模型表面上的每一像素點(diǎn)都會(huì)對(duì)應(yīng)次表面散射紋理信息。而是以人眼為視點(diǎn)的場(chǎng)景中，3d模型表面相對(duì)于視點(diǎn)可見的像素點(diǎn)。

為簡(jiǎn)單起見，本文以3d模型表面的一個(gè)像素點(diǎn)為例進(jìn)行說明，可以理解的是，對(duì)3d模型表面上相對(duì)于視點(diǎn)可見的每一像素點(diǎn)，都可使用本發(fā)明提供的實(shí)時(shí)渲染方法對(duì)其進(jìn)行渲染。

以3d模型表面的像素點(diǎn)A為例，其次表面散射紋理信息包括：像素點(diǎn)A作為光線出射點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的M個(gè)光線入射點(diǎn)(也可叫為追蹤點(diǎn))的空間信息，以及，每一光線入射點(diǎn)與像素點(diǎn)A之間的光線傳播距離(也可稱為追蹤路徑長(zhǎng)度信息)；

其中，上述光線入射點(diǎn)位于三維模型的表面(相對(duì)于視點(diǎn)不可見)。

并且，上述M個(gè)光線入射點(diǎn)基于散射原理確定，M為大于1的正整數(shù)。

請(qǐng)參見圖4a，光線從某一點(diǎn)進(jìn)入物體后，會(huì)發(fā)生散射，圖4a中的小圈點(diǎn)是假定產(chǎn)生散射的點(diǎn)(可簡(jiǎn)稱為散射點(diǎn))，散射點(diǎn)在理論上是無窮的。

則請(qǐng)參見圖4b，從多個(gè)光線入射點(diǎn)(理論上有無數(shù)個(gè))入射的光線，經(jīng)散射后從同一出射點(diǎn)出射。

因此，本發(fā)明實(shí)施例次表面散射紋理信息中要包含M個(gè)光線入射點(diǎn)。

M的取值可根據(jù)精度需要進(jìn)行設(shè)置，若精度要求高，M的取值相對(duì)較高，精度要求低，M的取值相對(duì)較低。

在302部分：根據(jù)上述光線入射點(diǎn)的空間信息，計(jì)算得到上述每一光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息；

上述空間信息可光線入射點(diǎn)包括位置信息和法線。

這里的位置信息指的光線入射點(diǎn)的坐標(biāo)，其坐標(biāo)系是是以人眼為視點(diǎn)，構(gòu)建的場(chǎng)景空間對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系。場(chǎng)景空間包括人眼、三維模型和光源。

可采用通用光照模型例如phone光照模型，計(jì)算光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息。

在303部分：根據(jù)每一光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息以及其與像素點(diǎn)A之間的光線傳播距離進(jìn)行光線衰減，得到每一光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的衰減結(jié)果。

傳播距離越長(zhǎng)，光強(qiáng)衰減越大。

衰減結(jié)果也為光強(qiáng)。

在304部分：對(duì)各光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的衰減結(jié)果求和，得到像素點(diǎn)A對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息；

假定，共有三個(gè)光線入射點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)于像素A的衰減結(jié)果分別是I₀、I₁、I₂，則像素A的光強(qiáng)I_A＝I₀+I₁+I₂。

在305部分：使用像素點(diǎn)A對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息，對(duì)上述虛擬物體的表面上相應(yīng)像素點(diǎn)進(jìn)行渲染。

請(qǐng)參見圖4c，假定像素點(diǎn)A與虛擬物體的像素點(diǎn)B存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，則可通過投影紋理映射，將定像素點(diǎn)A的光強(qiáng)映射給像素點(diǎn)B，作為像素點(diǎn)B的光強(qiáng)。

更具體的，在進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染的時(shí)候，可獲取像素點(diǎn)A對(duì)應(yīng)的M個(gè)光線入射點(diǎn)的位置信息、法線信息和追蹤路徑長(zhǎng)度信息，對(duì)光線入射點(diǎn)以光源進(jìn)行著色，再根據(jù)其追蹤路程長(zhǎng)度信息進(jìn)行光線強(qiáng)度進(jìn)行衰減，對(duì)衰減結(jié)果求和后添加到像素點(diǎn)A的顏色上。

可見，在本發(fā)明實(shí)施例中，三維模型上的像素點(diǎn)會(huì)對(duì)應(yīng)多個(gè)基于散射原理確定的光線入射點(diǎn)，并基于各入射點(diǎn)與像素點(diǎn)之間的光線傳播距離進(jìn)行衰減求和。與現(xiàn)有方式中只基于一個(gè)入射點(diǎn)對(duì)光強(qiáng)進(jìn)行衰減相比，其精準(zhǔn)度大大提高了。

同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例中，光線從光源出發(fā)、經(jīng)M個(gè)光線入射點(diǎn)入射再?gòu)脑撓袼攸c(diǎn)出射的過程，模擬的是光線進(jìn)入物體內(nèi)部的散射(漫反射)過程。而光線進(jìn)入物體內(nèi)部的散射過程是真實(shí)環(huán)境下的物理現(xiàn)象，因此，本發(fā)明實(shí)施例的次表面散射效果更合理，更貼近真實(shí)環(huán)境，與現(xiàn)有技術(shù)相比，次表面散射效果的精確度大大提高了。

下面將重點(diǎn)介紹如何生成表面紋理。

圖5示出了生成表面紋理的一種示例性流程，圖5所示的方法應(yīng)用上述提及的領(lǐng)域或應(yīng)用場(chǎng)景(例如圖2a)中，由圖2b所示的終端中的GPU完成，或由服務(wù)器完成。

該示例性流程包括：

在500部分:基于三維模型表面上的像素點(diǎn)進(jìn)行遞歸光線追蹤，得到光線追蹤結(jié)果。

以像素點(diǎn)A為例，其光線追蹤結(jié)果可包括像素點(diǎn)A對(duì)應(yīng)的多個(gè)表面散射點(diǎn)，上述多個(gè)表面散射點(diǎn)均位于上述三維模型表面上。

光線追蹤結(jié)果可存放于任意可被處理器1訪問的存儲(chǔ)介質(zhì)上，例如內(nèi)存。

在501部分：從上述多個(gè)表面散射點(diǎn)中確定出M個(gè)光線入射點(diǎn)。

由于理論上可有無數(shù)個(gè)表面散射點(diǎn)，所以需要從中選取出M個(gè)來作為光線入射點(diǎn)。

在502部分：存儲(chǔ)每一光線入射點(diǎn)的空間信息，以及，每一光線入射點(diǎn)與像素點(diǎn)A之間的光線傳播距離。

空間信息的介紹可參見前述實(shí)施例302部分的記載，在此不作贅述。

知道了空間信息，尤其是位置信息，則可確定出光線入射點(diǎn)與像素點(diǎn)A之間的距離，也即光線傳播距離。

下面將對(duì)遞歸光線追蹤進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

請(qǐng)參見圖6a，在進(jìn)行遞歸光線追蹤之前，需要做如下準(zhǔn)備：

在600部分：構(gòu)建可完全包圍虛擬物體對(duì)應(yīng)的三維模型的包圍盒。

如圖7a所示，包圍盒一般為長(zhǎng)方體。

在601部分：使用由多個(gè)切割面構(gòu)成的網(wǎng)格對(duì)上述包圍盒進(jìn)行劃分。

如圖7a所示，劃分的目的是將包圍盒中的空間劃分為更小的連續(xù)空間。

在602部分：獲取光線追蹤參數(shù)。

具體的光線追蹤參數(shù)包括：散射方向個(gè)數(shù)m和矢量，m為大于1的正整數(shù)。

由于本發(fā)明實(shí)施例模擬的是內(nèi)部散射，所以需要確定散射方向個(gè)數(shù)和矢量。

m的取值可根據(jù)精度需要進(jìn)行設(shè)置，若精度要求高，m的取值相對(duì)較高，精度要求低，m的取值相對(duì)較低。例如，請(qǐng)參見圖7b，圖7b示出了m＝3時(shí)，由散射方向個(gè)數(shù)和矢量確定的散射光線。

矢量決定了從哪個(gè)方向散射，更具體的可由空間上一點(diǎn)的位置來表征矢量。以像素點(diǎn)A為例，像素點(diǎn)A與空間上一點(diǎn)的連線就決定了一個(gè)矢量。

也可認(rèn)為600-602部分是遞歸光線追蹤的初始化部分。

圖6b示出了第i次遞歸光線追蹤的示例性流程，圖6所示的方法應(yīng)用上述提及的領(lǐng)域或應(yīng)用場(chǎng)景(例如圖2a)中，由圖2b所示的終端中的GPU完成，或由服務(wù)器完成。

在603部分：使用602部分獲取的光線追蹤參數(shù)生成m條散射光線，上述m條散射光線相交于目標(biāo)點(diǎn)。

需要說明的是，請(qǐng)參見圖7b，在第0次遞歸光線追蹤中的目標(biāo)點(diǎn)為三維模型表面上的像素點(diǎn)A。

在604部分：確定上述m條散射光線中第j條散射光線在本次遞歸光線追蹤中對(duì)應(yīng)的散射點(diǎn)。

其中，i為小于N的整數(shù)，上述N為最大遞歸次數(shù)；j為小于m的整數(shù)。

請(qǐng)參見圖7b，在第0次遞歸光線追蹤中，散射點(diǎn)一般位于三維模型內(nèi)。

在605部分：判斷散射點(diǎn)是否位于三維模型表面，若是，進(jìn)入606部分，否則進(jìn)入607部分。

在606部分：將上述散射點(diǎn)作為表面散射點(diǎn)；

需要說明的是，由于m大于1，所以散射點(diǎn)個(gè)數(shù)也為m，對(duì)每一個(gè)散射點(diǎn)都會(huì)判斷其是否位于三維模型表面上。

在607部分：將散射點(diǎn)作為下一遞歸光線追蹤中的目標(biāo)點(diǎn)，返回603部分；

在608部分：從上述多個(gè)表面散射點(diǎn)中確定出M個(gè)光線入射點(diǎn)。

608-609部分與前述的501-502部分相同，在此不作贅述。

圖8示出了第i次遞歸光線追蹤的更詳細(xì)的流程，圖8所示的方法應(yīng)用上述提及的領(lǐng)域或應(yīng)用場(chǎng)景(例如圖2a)中，由圖2b所示的終端中的GPU完成，或由服務(wù)器完成。

在800部分：在第i次遞歸光線追蹤中，使用光線追蹤參數(shù)生成m條散射光線，上述m條散射光線相交于目標(biāo)點(diǎn)。

為簡(jiǎn)便起見，省略了遞歸光線追蹤的初始化部分。

800部分與603部分相類似，在此不作贅述。

在801部分：確定m條散射光線中第j條散射光線與目標(biāo)切割面的第一交點(diǎn)，以及第j條散射光線和上述三維模型表面的第二交點(diǎn)。

需要說明的是，上述目標(biāo)切割面為與目標(biāo)點(diǎn)的法向夾角最大的切割面集合中、離目標(biāo)點(diǎn)最近的切割面。

請(qǐng)參見圖9a，以第0次遞歸為例，與目標(biāo)點(diǎn)(像素點(diǎn)A)法向夾角最大的切割面集合包括切割面1和切割面2。而切割面1與切割面2相比，切割面1與像素點(diǎn)A距離最近，所以切割面1是目標(biāo)切割面。

m＝3時(shí)，各散射光線與切割面1共有3個(gè)第一交點(diǎn)。

在802部分：將第一交點(diǎn)和第二交點(diǎn)中更接近上述目標(biāo)點(diǎn)的交點(diǎn)作為第j條散射光線對(duì)應(yīng)的散射點(diǎn)。

而以圖9a為例，第一交點(diǎn)相較于第二交點(diǎn)更接近像素點(diǎn)A(目標(biāo)點(diǎn))，則將第一交點(diǎn)為散射點(diǎn)以及下一次遞歸的目標(biāo)點(diǎn)(因?yàn)闆]到表面)。

以圖9b為例，若3d模型內(nèi)部有凹陷的話，第j散射光線可與凹陷的表面存在第二交點(diǎn)。并且，該第二交點(diǎn)比第一交點(diǎn)更接近像素點(diǎn)A(目標(biāo)點(diǎn))，則以第二交點(diǎn)為散射點(diǎn)，但后續(xù)并不會(huì)以該點(diǎn)繼續(xù)作為目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行遞歸，因?yàn)橐呀?jīng)到達(dá)了表面。

在803部分：判斷散射點(diǎn)是否位于三維模型表面，若是，進(jìn)入804部分，否則進(jìn)入805部分。

803部分與前述的605部分相類似，在此不作贅述。

在804部分：將上述散射點(diǎn)作為表面散射點(diǎn)；

在805部分：將上述散射點(diǎn)作為下一遞歸光線追蹤中的目標(biāo)點(diǎn)，返回800部分。

請(qǐng)參見圖9c，其示例性得展示了第一次迭代得到的(部分)散射點(diǎn)。請(qǐng)參見圖9d，其示例性得展示了第二次迭代得到的(部分)表面散射點(diǎn)。

在806部分：獲取各表面散射點(diǎn)與像素點(diǎn)A之間的光線傳播距離；

確定了各表面散射點(diǎn)，則可根據(jù)其坐標(biāo)計(jì)算光線傳播距離。

807部分：按光線傳播距離由小到大對(duì)上述多個(gè)表面散射點(diǎn)進(jìn)行排序，選擇前M個(gè)表面散射點(diǎn)作為像素點(diǎn)A的光線入射點(diǎn)。

因光線傳播距離越小，光線衰減越小，對(duì)像素點(diǎn)A光強(qiáng)的影響就越大，所以要按傳播距離從小到大進(jìn)行排序，并選擇前M個(gè)作為光線入射點(diǎn)。

至此，對(duì)于像素A的M個(gè)光線入射點(diǎn)就確定出來了。

在808部分：存儲(chǔ)每一光線入射點(diǎn)的空間信息，以及，每一光線入射點(diǎn)與像素點(diǎn)A之間的光線傳播距離。

可采用各種壓縮方式進(jìn)行存儲(chǔ)，在此不作贅述。

需要說明的是，最大遞歸次數(shù)N可與切割面集合中切割面的個(gè)數(shù)S相同，也可小于其個(gè)數(shù)。

例如，S＝4，也即切割面集合中共4個(gè)切割面，N可等于4，也可小于4。

當(dāng)N小于4時(shí)，假定S-4＝a，在迭代時(shí)，可忽略其中a個(gè)切割面。

綜上，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

基于物理原理計(jì)算，可達(dá)到更高的精度；

可以處理凹陷的物體，現(xiàn)有深度映射方式則無法處理；

基于像素進(jìn)行采樣著色，達(dá)到極高的精度；

可以動(dòng)態(tài)調(diào)整光線入射點(diǎn)個(gè)數(shù)和遞歸次數(shù)，實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)精度和速度的平衡。

圖10示出了渲染裝置的一種可能的結(jié)構(gòu)示意圖，包括：

獲取單元1001，用于在實(shí)時(shí)渲染過程中，獲取虛擬物體對(duì)應(yīng)的三維模型的表面紋理；所述表面紋理包括所述三維模型表面上的像素點(diǎn)的次表面散射紋理信息，所述次表面散射紋理信息包括所述像素點(diǎn)作為光線出射點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的M個(gè)光線入射點(diǎn)的空間信息，以及，每一光線入射點(diǎn)與所述像素點(diǎn)之間的光線傳播距離；所述光線入射點(diǎn)位于所述三維模型的表面，所述M個(gè)光線入射點(diǎn)基于散射原理確定；M為大于1的正整數(shù)；

渲染單元1002，用于：

根據(jù)所述光線入射點(diǎn)的空間信息，計(jì)算得到所述每一光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息；

根據(jù)每一光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息以及其與所述像素點(diǎn)之間的光線傳播距離進(jìn)行光線衰減，得到每一光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的衰減結(jié)果；

對(duì)各光線入射點(diǎn)對(duì)應(yīng)的衰減結(jié)果求和，得到所述像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息；

使用所述像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信息，對(duì)所述虛擬物體的表面上相應(yīng)像素點(diǎn)進(jìn)行渲染。

此外，在本發(fā)明其他實(shí)施例中，還可包括生成單元1003，用于生成所述表面紋理。

其中，獲取單元1001可用于執(zhí)行圖3所示實(shí)施例的301部分，以及，圖5a和圖5b所示實(shí)施例的501-502部分。

渲染單元1002可用于執(zhí)行圖3所示實(shí)施例的302-305部分。

生成單元1003可用于執(zhí)行圖5所示實(shí)施例的500-502部分，圖6a所示實(shí)施例的600-602部分、圖6b所示實(shí)施例的603-609部分，圖8所示實(shí)施例的800-808部分。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，之處參見方法部分說明即可。

專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動(dòng)磁盤、WD-ROM、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲(chǔ)介質(zhì)中。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。