CN102708585A - 一种渲染模型轮廓边缘的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种渲染模型轮廓边缘的方法，该方法包括：将待描边模型绘制到预设的渲染目标上；对模型包围盒进行坐标变换，将所述预设的渲染目标与包围盒对应的投影覆盖范围复制到描边位图上；根据背景缓冲区的属性和所述投影覆盖范围，确定所述投影覆盖区域的纹理坐标，生成平面矩形顶点数据流；在原始渲染目标表面，通过背景缓冲区预设的模板确定模型的轮廓边缘，按照预设方案进行轮廓边缘渲染。实施本发明的技术方案，在像素空间下，利用包围盒、颜色、深度和模板对背景缓冲区进行局部处理，降低了中央处理器和图形处理器的负荷，最大限度地发挥了轮廓边缘渲染的多样性，增加了渲染效果的可扩展性，提高了渲染效率。

Description

一种渲染模型轮廓边缘的方法

技术领域

本发明涉及计算机图形渲染技术，尤其涉及一种渲染模型轮廓边缘的方法。

背景技术

在网络游戏中由于角色众多，为了突出目标，需要对角色进行轮廓边缘渲染，用来增加事物与边框的对比度，不仅可以简洁有效的对玩家进行信息提示，更能够为整体画面增光添彩。

图1为几何空间下轮廓边示意图。如图1所示，假定观察方向为向量V，多边形平面V0和V1的面法线分别为Face 0和Face 1，由图中可知边线AB为轮廓边，则有，(V·Face 0)(V·Face 1)<0，即共享轮廓边AB的两个多边形平面V0和V1中，有一个是从视点位置能够看到的，另外一个在视点背面看不到，也就是说顶点A和B只被其中一个多边形使用，A和B为边线点，AB组成的边为轮廓边。几何空间下模型轮廓绘制最精确，线条粗细随摄像机位置变化而变化。但对于CPU消耗较大：a)每个顶点到都有自己的观察方向（从视点指向顶点的方向），每次渲染时都需要重新计算；b)如空间顶点的位置发生改变，它所关联面的法线都需要重新计算一次，所以当模型发生骨骼变化时，需要用CPU来计算所有点的新位置并根据新位置求出点所在面的法线，而不能交给图形处理器（GPU）并行计算。图2为现有技术中在几何空间下实现模型轮廓边缘渲染的示意图。采用该技术方案使得几何空间下轮廓边渲染效果不易控制：a)边线根据模型顶点得到，使得模型内部棱角的边线也会被勾勒出来（如图2中的眼睛），因此对单独模型制作要求较高；b)游戏中大多数角色大都是由许多模型组成的，会导致模型与模型间的边缘线被绘制出来（如图2中脖子、腰等横截线）；c)模型轮廓边缘渲染效果（如颜色等）根据每个顶点法线计算的颜色来确定，如对多边形进行更丰富的效果渲染，只能依靠增加顶点信息，这样需要计算更多的顶点法线，会消耗更多的CPU资源。

为了解决几何空间下轮廓边缘渲染中会有多余轮廓线被绘制的问题，开发人员采用在像素空间下对模型轮廓边缘渲染。该技术方案改变模型轮廓边缘渲染的顺序，对模型进行延迟渲染，先将待渲染模型数据进行记录，写入数据位图中，在进行后处理时，读取模型轮廓边缘数据，进行延迟渲染。该方案轮廓边缘渲染效果自然，但该方案也存在如下缺点：a)数据需求较大：数据位图通常只记录顶点信息、法线信息，其他信息需要增加额外通道，数据量会更大；b)计算耗时较多：对于后效处理，需要对全屏进行操作，数据位图记录与读取需要更多的时间，同时计算时开销也会更多；c)渲染方式单一：为了保证性价比，描边的颜色信息通常不会被写入，描边方式与颜色更为单一，信息提示效果不够直观。

公开号为CN 101986344A的名称为“图形处理***”的中国专利公开一种在图形处理***中渲染描边曲线进行显示的方法，通过使用用户空间中的描边曲线到投影空间的投影变换来实现，所述投影变换使用户空间中的曲线的法线近似平行于投影空间中的期望方向，通过使法线接***行，即使对于相对大的描边宽度，一阶近似能够产生足够准确的效果。该技术方案使得在不需要使用附加的的专用硬件的基础上比已有的细分技术得到更好的改进效果，但是该技术方案对于处理模型的描边的渲染效果比较单一且当场景中存在模型遮挡时，对于用户空间到平面空间的映射需要分成多个个别线或填充路径，然后对其逐个单独的渲染，增加了CPU的负荷，可扩展性差。

因此，需要一种在不破坏原有的渲染顺序，对模型进行轮廓边缘渲染的方法，使渲染效果具有可扩展性，最大限度的提高渲染效率，发挥轮廓边缘渲染的多样性。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷和不足，本发明提出一种在像素空间下，利用包围盒、深度、模板进行局部处理，切割剪裁，根据不同需求得到不同效果的轮廓边缘渲染的方法，最大限度发挥描边的多样性，提高渲染效率。

本发明公开一种渲染模型轮廓边缘的方法，包括如下步骤：

S1：切换背景缓冲区原始渲染目标为预设的渲染目标，将待描边模型以描边颜色绘制到所述预设的渲染目标上，背景缓冲区的模板根据需要进行设置；

S2：对设定的模型包围盒进行坐标变换，确定所述预设的渲染目标与所述包围盒对应的投影覆盖范围，将所述投影覆盖区域复制到与所述背景缓冲区属性相同的描边位图上；

S3：根据所述背景缓冲区的属性和所述投影覆盖范围，确定投影覆盖区域的纹理坐标，生成平面矩形顶点数据流；

S4：切换背景缓冲区所述预设的渲染目标为所述原始渲染目标，根据所述平面矩形顶点数据流限制原始渲染目标的平面矩形范围；通过预设的模板确定模型的轮廓边缘，同时根据预设的描边方案，进行轮廓边缘渲染。

进一步地，所述步骤S1进一步包括，未开启深度测试的情况下，将待描边模型绘制到所述预设的渲染目标上，背景缓冲区的模板设置为参考值；或者，开启深度测试的情况下，将待描边模型绘制到所述预设的渲染目标上，无论深度测试是否通过，背景缓冲区的模板设置为参考值；或者，开启深度测试的情况下，将待描边模型绘制到所述预设的渲染目标上，对于通过深度测试点，背景缓冲区的模板设置为参考值。

进一步地，所述步骤S4进一步包括，选择模板测试类型，开启模板测试，将平面矩形范围内与预设的模板参考值相等的点剔除，对于通过模板测试的点，根据预设的渲染目标表面中纹理坐标进行相应偏移，得到该点对应点周围层级像素点的颜色信息，参考所述周围层级像素点的颜色并采样，确定自身的颜色，经Alpha有效性判别剔除，实现对模型轮廓边缘向外渲染。

进一步地，所述步骤S4进一步包括，选择模板测试类型，开启模板测试，将平面矩形范围内与预设的模板参考值不等的点剔除，对于通过模板测试的点，根据预设的渲染目标表面中纹理坐标进行相应偏移，得到该点对应点及周围层级像素点的颜色信息，参考所述周围层级像素点及自身的颜色并采样，经Alpha有效性判别剔除，实现对模型轮廓边缘向内渲染。

进一步地，所述平面矩形顶点数据流的顶点格式为自定义格式，包括经过坐标变换的顶点以及所述顶点对应的纹理坐标。

进一步地，所述步骤S4中预设描边方案进一步包括，对描边位图中模型轮廓边缘纹理对应点周围两个及以上层级的像素点进行采样，通过对两个及以上层级像素点采样比重进行设置，实现轮廓边缘颜色及强度渲染。

进一步地，所述步骤S4中预设描边方案进一步包括，对描边位图中模型轮廓边缘纹理对应点和所述对应点周围两个及以上层级的像素点进行采样，通过对两个及以上层级像素点采样比重进行设置，实现轮廓边缘颜色及强度渲染。

进一步地，步骤S4中渲染轮廓边缘进一步包括轮廓边缘宽度渲染，通过选择像素点的个数确定模型轮廓边缘宽度，按照所述宽度进行纹理坐标偏移确定轮廓边缘对应点周围层级像素点，通过对周围层级像素点采样确定当前点的颜色。

进一步地，所述步骤S1进一步包括，开启深度测试的情况下，当待测试像素点深度值小于等于预设的深度值时，像素点以描边颜色绘制到所述预设的渲染目标上。

实施本发明的技术方案，根据需求选择描边方案，在像素空间下，利用包围盒、颜色、深度和模板对背景缓冲区进行局部处理，通过背景缓冲区预设的模板数据确定模型的轮廓边缘，按照预设方案进行轮廓边缘渲染。该方法基于背景缓冲区进行局部处理，降低了中央处理器（CPU）和图形处理器（GPU）的负荷，极大地发挥了轮廓边缘渲染的多样性，增加了渲染效果的可扩展性，提高了渲染效率。

附图说明

图1为几何空间下轮廓边示意图；

图2为现有技术实施例的几何空间下轮廓渲染效果示意图；

图3为本发明实施例的渲染模型轮廓边缘的方法流程图；

图4为本发明第一实施例的未开启深度测试的情况下，将描边模型绘制到预设的渲染目标上的范围；

图5为本发明第二实施例的开启深度测试的情况下，将描边模型绘制到预设的渲染目标上的范围；

图6为本发明第一实施例的通过模板测试得到模型轮廓边缘的示意图；

图7为本发明第一实施例的轮廓边缘渲染效果示意图；

图8为本发明第二实施例的轮廓边缘渲染效果示意图；

图9为本发明第三实施例的轮廓边缘渲染效果示意图；

图10为本发明实施例的采样第一层级像素点得到轮廓边缘渲染效果的算法示意图；

图11为本发明实施例的采样两个层级像素点得到轮廓边缘渲染效果的算法示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以详细说明。

具体的，以在三维场景中渲染动物模型的轮廓边缘为例进行说明。如场景中存在两个动物模型，其中两个模型之间存在遮挡关系。采用本发明的技术方案对模型轮廓边缘进行渲染。

图3为本发明实施例的渲染模型轮廓边缘的方法流程图。具体包括如下步骤：

S1：切换背景缓冲区原始渲染目标为预设的渲染目标，将待描边模型以描边颜色绘制到所述预设的渲染目标上，背景缓冲区的模板根据需要进行设置；

背景缓冲区是用于后台操作的一块内存，可以被访问进行读取及写入操作，完成操作后可提交到前台缓冲区。前台缓冲区是由显卡提交到显示器用于显示的一块内存。背景缓冲区（Back Buffer）包含渲染目标（Render Target）,深度（Depth）以及模板（Stencil），深度和模板通常是共用的，其中渲染目标（颜色数据）、深度数据和模板数据通过对应的缓冲区进行记录。在对游戏场景进行渲染时可同时渲染多个渲染目标（也可以称为颜色缓冲区），也就是将不同的信息分别画入多个渲染目标表面（Surface），通过编译这些渲染目标上不同的图像元素，实现一些特殊的效果。渲染目标表面（Surface）表明了每个像素的颜色属性。

渲染目标可以和深度、模板（depth-stencil）缓冲结合起来使用，如要更换背景缓冲区的渲染目标，渲染目标会使用一个已存在的depth-stencil缓冲。颜色缓冲区记录每个像素的颜色,可以是16,24,32位,表示范围是0-255的整形值；深度缓冲记录像素的深度值,范围是0-1的浮点值；模版缓冲用于设置掩码位,通常为8位整形值,因此范围从0-255。以通常设置的D24S8格式为例，每个像素点有64个字节信息，32位用于颜色信息（分为4个通道，每个通道8位，R红色通道，G蓝色通道，B绿色通道，A透明通道），24位用于深度信息（深度始终是0-1范围内的），8位模板信息。

在绘制需要渲染的场景时，每一个像素都要写入颜色缓冲区,然后由颜色缓冲区通过前台缓冲区提交到显示器上显示。深度缓冲区与颜色缓冲区对应,用于记录场景中每个像素的深度值,通过深度缓冲,进行深度测试,确定像素的遮挡关系,保证渲染正确；模版缓冲与深度缓冲大小相同,通过设置模版缓冲区每个像素的值,可以指定在渲染的时候只渲染某些像素。

其中，除颜色缓冲区外，其他缓冲区都无法直接查看，如深度缓冲区、模板缓冲区等，其他缓冲区用于实现诸如隐藏表面消除，场景抗锯齿、模版测试、绘制平滑的运动图像等功能。

当将一个场景渲染到渲染目标上时，使用深度缓冲区来决定光栅化后各个多边形的像素的前后遮挡关系，决定哪个颜色值被绘制出来。所述的深度缓冲区是用来存储绘制到屏幕上的每个像素点的深度信息的一块内存缓冲区。深度测试是通过比较当前绘制的像素点的深度和对应的深度缓冲区中点的深度值来决定是否绘制当前像素，如果深度测试结果为真（TURE），则绘制当前像素点，并用当前像素点的深度值来更新深度缓冲区，否则，跳过该像素点测试下一像素点。模版缓冲区的用途之一是把绘图限制在屏幕中的某个区域。模板测试使用模板参考值、模板掩码、模板比较函数以及当前像素对应的模板缓冲区中的模板值作为参数，如果当前像素点通过了模板测试，则绘制该像素，并按照通过模板测试的设定更改模板缓冲区；如果未通过模板测试，则不绘制该像素点，并按照未通过模板测试的设定更改模板缓冲区。

在绘制渲染场景的对象之前，需要将背景缓冲区中颜色缓冲区切换为预设的渲染目标，然后对背景缓冲区进行清除操作。清除背景缓冲区时，***会根据要求对颜色、深度、模板进行选择设置（可以只选择清除其中一项、两项或全清），为需要绘制的渲染目标表面设置一种缺省的颜色，为深度和模板缓冲设置一个缺省值。本发明实施例中，切换背景缓冲区的颜色缓冲区为预设的渲染目标，将背景缓冲区的颜色、模板清理成0，深度值保留原场景的深度值，得到一个无色透明的渲染目标表面。

在未开启深度测试的情况下，将待描边模型以描边颜色绘制到所述预设的渲染目标表面上（参见图4）。图4为本发明第一实施例的未开启深度测试的情况下，将描边模型制到预设的渲染目标上的范围，根据需要将背景缓冲区的模板设定为参考值，此时模板确定的范围为整个描边模型的范围。

在开启深度测试的情况下，将待描边模型以描边颜色绘制到所述预设的渲染目标表面上（参见图5）。图5为本发明第二实施例的开启深度测试的情况下，将描边模型制到预设的渲染目标上的范围。其中，开启深度测试的情况下，设当待测试像素点深度值小于等于设定的深度值时，像素点才进行绘制，否则，直接跳过测试下一像素点。在本发明实施例的游戏场景中模型被遮挡部分未通过深度测试，像素点不会被写入预设的渲染目标表面（颜色缓冲区）。

背景缓冲区的深度和模板通常是共用的，本发明实施例中，在将描边模型绘制到预设的渲染目标表面上时，根据需要对背景缓冲区的模板进行设置，如无论深度测试是否通过，背景缓冲区的模板都设定为参考值，即用模板标记出了描边模型的范围，此时模板确定的范围为整个描边模型的范围（参见图4所示的颜色范围）；或者，对于通过深度测试的点，背景缓冲区的模板设定为参考值，此时，模板确定的范围与开启深度测试情况下得到的渲染目标上颜色范围相同（参见图5所示的颜色范围）。后续根据预设的模板进行能够实现特殊效果的渲染。

所述预设的渲染目标表面的填充颜色是根据预先设定的描边颜色确定的，如设定描边颜色为绿色，则所述渲染目标表面上通过深度测试的点以绿色进行填充；如要更改描边颜色，只需要在绘制模型前进行颜色设定即可。

S2：对设定的模型包围盒进行坐标变换，确定所述预设的渲染目标与所述包围盒对应的投影覆盖范围，将所述投影覆盖区域复制到与所述背景缓冲区属性相同的描边位图上；

在计算机图形学与计算几何领域，一组物体的包围盒就是将模型组合完全包容起来的一个封闭空间。将复杂模型封装在简单的包围盒中，可以提高几何运算的效率。

包围盒的核心思想是用体积略大而几何特性简单的包围盒来近似的描述复杂的几何模型。根据包围盒类型的不同可以分为轴向包围盒（Axis AlignedBounding Box,简称AABB）、包围球、方向包围盒（Oriented Bounding Box，简称OBB）、固定方向凸包围盒（Fixed Directions Hulls，简称FDH）等。

本发明实施例采用轴向包围盒AABB确定模型的范围，所述模型的轴向包围盒被定义为包含该模型且各边平行于坐标的最小六面体，通过预先编辑好的8个顶点坐标来确定模型包围盒。本发明实施例中对包围盒进行坐标变换得到像素空间下坐标的过程：顶点数据(x,y,z)->世界矩阵->视图矩阵->投影矩阵->窗口坐标(x,y)，从所述8个顶点对应的二维坐标中找出最大和最小的两个点，在预设的渲染目标上确定一个平面矩形投影覆盖范围，将所述投影覆盖区域复制到与背景缓冲区属性相同的描边位图上。所述投影覆盖区域即覆盖颜色缓冲区的区域。由于描边位图与背景缓冲区的属性相同（宽度、高度、像素格式），因此包围盒投影覆盖区域也相同。根据所述投影覆盖区域确定描边处理的范围，后续对描边位图采样及对原始渲染目标渲染，都是在所述投影覆盖区域内进行的（图4中白框限定的小区域内）。其中，由于将渲染目标上确定的包围盒投影覆盖区域复制到描边位图上，不是基于整个渲染目标的复制，而只复制需要处理的部分，因此复制部分运算量明显减少，降低了CPU的负荷，提高了运算效率。

此处需要说明的是为了便于观察、理解，绘图时采用与渲染目标颜色对比度明显的白色边框进行了标示，实际上所述投影覆盖区域是对包围盒顶点在二维空间进行投影得到的二维坐标，数据由计算机记录，并不会在渲染目标表面上画出白色边框。所述投影覆盖区域（参见图4中包围描边颜色数据范围的平面矩形）也包括了被包裹的多边形顶点投影到二维空间下的投影坐。

S3：根据所述背景缓冲区的属性和所述投影覆盖范围，确定投影覆盖区域的纹理坐标，生成平面矩形顶点数据流；

所述顶点数据的格式是可以自定义的，顶点数据包括经过坐标变换的顶点以及该点对应的纹理坐标。本实施例中使用平面坐标系中的点，通过计算该点在窗口（渲染目标表面）中的比例关系得到纹理坐标。例如窗口（渲染目标表面）数据（1000,800），包围盒投影后的顶点在窗口（200,200）位置，所述顶点的纹理坐标（UV）则为（0.2,0.25），即u=200/1000，v=200/800。无论纹理的真正大小如何，通过计算转换成纹理坐标后，窗口（渲染目标表面）的顶端（左上角）的纹理坐标为（0,0），底端（右下角）的纹理坐标为（1,1）。通过这种纹理坐标的对应关系，可以通过纹理贴图的功能，根据贴图的纹理坐标对指定的图元进行渲染。

根据顶点数据及该顶点投影后的纹理坐标，生成平面矩形顶点数据流，平面矩形的四个顶点数据可以表示为：左上（Xmin，Ymin，Z，Umin，Vmin），右上（Xmax，Ymin，Z，Umax，Vmin），左下（Xmin，Ymax，Z，Umin，Vmax）和右下（Xmax，Ymax，Z，Umax，Vmax）。

S4：切换背景缓冲区所述预设的渲染目标为所述原始渲染目标，根据所述平面矩形顶点数据流限制原始渲染目标的平面矩形范围；通过预设的模板确定模型的轮廓边缘，同时根据预设的描边方案，进行轮廓边缘渲染。

该步骤具体包括：

S401：根据步骤S3中生成的平面矩形顶点数据流限制所述原始渲染目标表面的平面矩形范围；该步骤由CPU读取平面矩形顶点数据流，将所述平面矩形顶点数据传入显卡绘制到背景缓冲区的原始渲染目标表面上，限制原始目标表面的平面矩形范围。

S402：根据选定的模板测试的类型，开启模板测试，通过模板比较确定模型的轮廓边缘，同时，根据预设的描边方案将平面矩形范围内不必要的点剔除，实现轮廓边缘渲染。

背景缓冲区的模板数据设定为参考值，通过模板数据标记出了描边位图的范围。由于描边位图内部的模板数据与外部不同，从而划分内外区域。本实施例中，当模板测试的比较符设置为不等于时，即开启模板测试的情况下，背景缓冲区中模板值等于预设的模板参考值的点为未通过模板测试的点，背景缓冲区中模板值不等于模板参考值的点为通过模板测试的点。开启模板测试，将平面矩形范围内与预设的模板数据参考值相同的点（未通过模板测试的点）剔除，通过模板测试的点，根据预设的渲染目标表面中纹理坐标进行相应偏移，得到该点对应点周围层级像素点的颜色信息，参考所述周围层级像素点的颜色并采样，确定自身的颜色，经Alpha有效性判别剔除，实现对模型轮廓边缘向外渲染。

当模板测试的比较符设置为等于时，即开启模板测试的情况下，背景缓冲区中模板值不等于预设的模板参考值的点为未通过模板测试的点，背景缓冲区中模板值等于模板参考值的点为通过模板测试的点。开启模板测试，将平面矩形范围内与预设的模板数据参考值不同的点（未通过模板测试的点）剔除，通过模板测试的点，根据预设的渲染目标表面中纹理坐标进行相应偏移，得到该点对应点和所述对应点周围层级像素点的颜色信息，参考所述周围层级像素点和自身的颜色并采样，确定自身的颜色，经Alpha有效性判别剔除，实现对模型轮廓边缘向内渲染。

Alpha有效性判别根据选定的描边方案，应用对应的Shader算法对像素点进行处理。图6为本发明第一实施例的通过模板测试得到模型轮廓边缘的示意图，在未开启深度测试情况下，模板设置为参考值（整个描边模型的范围），模板测试后，确定的轮廓边缘为整个模型的轮廓边缘。

本发明实施例中按照预设方案渲染轮廓边缘时，对描边位图中模型轮廓边缘纹理对应点周围层级的像素点进行采样，确定自身的颜色，实现轮廓边缘颜色及强度向外渲染。

进一步地，实现轮廓边缘宽度渲染时，通过选择像素点的个数确定模型轮廓边缘宽度，按照所述宽度进行纹理坐标偏移确定轮廓边缘对应点周围层级像素点，对周围层级像素点采样确定当前点的颜色。如渲染以两个像素宽度确定的轮廓边缘，即选择两个像素单位作为像素采样的最小偏移量。设窗口大小为（1000,800），U的偏移量Ud=2/1000，V的偏移量Vd=2/800。则当前点P（U，V）第一层级的上、下、左、右点的纹理坐标依次为P_up(U,V-Vd)，P_down(U,V+Vd)，P_left(U-Ud,V)，P_right(U+Ud,V)，依次类推，可将采样层级扩展至第二、第三或更高层级，对所述确定的周围层级像素点采样确定当前点的颜色。

以向外渲染一个像素宽度的边缘为例进行说明。图10为本发明实施例的采样第一层级像素点得到轮廓边缘渲染效果的算法示意图。如图10所示，白色中央区域为描边位图中模型轮廓边缘纹理对应点，通过对所述纹理对应点周围第一层级的八个像素点进行采样，使得纹理对应点的颜色值等于周围第一层级点颜色的平均值，由于在渲染目标表面绘制颜色数据前已将该区域的颜色进行了清除（设置为0），所以只要周围有颜色该点就有颜色，否则将该点舍弃不进行渲染。

图11为本发明实施例的采样两个层级像素点得到轮廓边缘渲染效果的算法示意图。如图11所示，白色中央区域为描边位图中模型轮廓边缘的纹理对应点，当对纹理对应点周围两个层级的像素点进行采样时，通过对两个层级像素点采样比重进行设置，能够实现轮廓边缘颜色及强度渲染。

当模板测试的比较符设置为不等于时，通过模板比较去掉等于模板参考值的区域（描边模型范围部分），并将比较层级扩充到第二层级，有计划的挑选一些对应的点进行比较，当第一层级的点比重比第二层级的点大一些时，能够实现轮廓边缘向外减淡渲染；当第一层级的点比重比第二层级的点小一些时，能够实现轮廓边缘向外加深渲染。

图7为本发明第一实施例的轮廓边缘渲染效果示意图。本实施例根据未开启深度测试情况下得到的描边位图和背景缓冲区设定为参考值的模板，确定模型的轮廓边缘，实现轮廓边缘渲染。选择模板测试的比较符为不等于，开启模板测试，通过模板比较，将原始渲染目标平面矩形范围内等于预设的模板参考值的像素点剔除，通过模板测试的点，根据预设的渲染目标表面中纹理坐标进行相应的偏移，得到该点对应点周围点的颜色信息，通过对周围像素点采样确定自身的颜色，通过Alpha有效性判别剔除不必要的点，实现描边模型全部轮廓边缘渲染。在游戏场景中，当玩家被建筑物等遮挡后，该渲染方案可实现玩家本身线条的勾勒，用于确认自身所处的位置。

图8为本发明第二实施例的轮廓边缘渲染效果示意图。本实施例根据开启深度测试情况下得到的描边位图和对于通过深度测试点进行写模板操作得到的模板，确定模型的轮廓边缘，实现轮廓边缘渲染。选择模板测试的比较符为不等于，开启模板测试，通过模板比较，将原始渲染目标平面矩形范围内等于预设的模板参考值的像素点剔除，通过模板测试的点，根据预设的渲染目标表面中纹理坐标进行相应的偏移，得到该点对应点周围点的颜色信息，通过对周围像素点采样确定自身的颜色，通过Alpha有效性判别剔除不必要的点,实现描边模型未被遮挡区域轮廓边缘且包含括与其他模型重叠边缘的渲染。该描边方案可用于游戏战场PK场景中，提示玩家有敌对势力接近。

图9为本发明第三实施例的轮廓边缘渲染效果示意图。本实施例根据开启深度测试情况下得到的描边位图（不包括模型被遮挡区域）和无论深度测试是否通过都将模板设置为参考值得到的模板，确定模型轮廓边缘，实现轮廓边缘渲染，选择模板测试的比较符为不等于，开启模板测试，通过模板比较，将等于预设的模板数据参考值的像素点（未通过模板测试的点）剔除，通过模板测试的点，根据预设的渲染目标表面中纹理坐标进行相应的偏移，得到该点对应点周围点的颜色信息，通过对周围像素点采样确定自身的颜色，通过Alpha有效性判别剔除不必要的点，实现描边模型未被遮挡区域轮廓边缘且不包括与其他模型重叠边缘的渲染。该描边方案可用于非玩家控制角色（NPC）的选择。

同理，在按照上述方案对轮廓边缘进行向内渲染时，模板测试的比较符设置为等于，通过模板比较将不等于模板参考值的像素点剔除，保留与模板参考值相等的像素点，确定模型的轮廓边缘，通过对所述轮廓边缘对应点和所述对应点周围层级的像素点进行采样，确定自身的颜色，对轮廓边缘进行渲染。由于轮廓边缘内部的点被描边颜色填充，轮廓边缘对应点本身具有颜色，通过对该点和该点周围层级的像素点采样，确定轮廓边缘点的颜色，对轮廓边缘进行渲染。如对轮廓边缘对应点及该点周围第一层级的像素点采样，如周围没有颜色的点比较多，则所述轮廓边缘点的颜色越强。如对轮廓边缘对应点及该点周围两个层级采样时，将比较层级扩充到第二层级，有计划的挑选一些对应的点进行比较，当第一层级的点比重比第二层级的点大一些时，能够实现轮廓边缘向内加深渲染；当第一层级的点比重比第二层级的点小一些时，能够实现轮廓边缘向内减淡渲染。为了使轮廓边缘的渲染效果更丰富，可以将采样层级扩充到第三或更高层级进行颜色采样。

此外，在对人物模型本身以及装备模型武器模型等进行描边渲染时，会依次设定当前人物模型以及装备模型武器模型。如采用向外减淡的描边方案，可以让露在外面的人物模型显示出金光环绕的效果，而装备和武器则可按照效果描边，能保证发光效果是随人物变换的，进一步提升了渲染效果，简洁有效的对玩家进行了信息提示，满足了玩家个性化的要求。

本发明的技术方案，根据需要选择描边方案，在像素空间下，利用包围盒、颜色、深度和模板对背景缓冲区进行局部处理，通过背景缓冲区的模板数据确定模型的轮廓边缘，按照预设方案进行描边。该方法基于背景缓冲区的局部进行处理，降低了中央处理器（CPU）和图形处理器（GPU）的负荷，极大地发挥了轮廓边缘渲染的多样性，增加了渲染效果的可扩展性，提高了渲染效率。

上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种渲染模型轮廓边缘的方法，包括如下步骤：

S1：切换背景缓冲区原始渲染目标为预设的渲染目标，将待描边模型以描边颜色绘制到所述预设的渲染目标上，背景缓冲区的模板根据需要进行设置；

S2：对设定的模型包围盒进行坐标变换，确定所述预设的渲染目标与所述包围盒对应的投影覆盖范围，将所述投影覆盖区域复制到与所述背景缓冲区属性相同的描边位图上；

S3：根据所述背景缓冲区的属性和所述投影覆盖范围，确定投影覆盖区域的纹理坐标，生成平面矩形顶点数据流；

S4：切换背景缓冲区所述预设的渲染目标为所述原始渲染目标，根据所述平面矩形顶点数据流限制原始渲染目标的平面矩形范围；通过预设的模板确定模型的轮廓边缘，同时根据预设的描边方案，进行轮廓边缘渲染。

2.根据权利要求1所述的渲染模型轮廓边缘的方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括，未开启深度测试的情况下，将待描边模型绘制到所述预设的渲染目标上，背景缓冲区的模板设置为参考值；或者，开启深度测试的情况下，将待描边模型绘制到所述预设的渲染目标上，无论深度测试是否通过，背景缓冲区的模板设置为参考值；或者，开启深度测试的情况下，将待描边模型绘制到所述预设的渲染目标上，对于通过深度测试点，背景缓冲区的模板设置为参考值。

3.根据权利要求1或2所述的渲染模型轮廓边缘的方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括，选择模板测试类型，开启模板测试，将平面矩形范围内与预设的模板参考值相等的点剔除，对于通过模板测试的点，根据预设的渲染目标表面中纹理坐标进行相应偏移，得到该点对应点周围层级像素点的颜色信息，参考所述周围层级像素点的颜色并采样，确定自身的颜色，经Alpha有效性判别剔除，实现对模型轮廓边缘向外渲染。

4.根据权利要求1或2所述的渲染模型轮廓边缘的方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括，选择模板测试类型，开启模板测试，将平面矩形范围内与预设的模板参考值不等的点剔除，对于通过模板测试的点，根据预设的渲染目标表面中纹理坐标进行相应偏移，得到该点对应点及周围层级像素点的颜色信息，参考所述周围层级像素点及自身的颜色并采样，经Alpha有效性判别剔除，实现对模型轮廓边缘向内渲染。

5.根据权利要求1所述的渲染模型轮廓边缘的方法，其特征在于，所述平面矩形顶点数据流的顶点格式为自定义格式，包括经过坐标变换的顶点以及所述顶点对应的纹理坐标。

6.根据权利要求1或3所述的渲染模型轮廓边缘的方法，其特征在于，所述步骤S4中预设描边方案进一步包括，对描边位图中模型轮廓边缘纹理对应点周围两个及以上层级的像素点进行采样，通过对两个及以上层级像素点采样比重进行设置，实现轮廓边缘颜色及强度渲染。

7.根据权利要求1或4所述的渲染模型轮廓边缘的方法，其特征在于，所述步骤S4中预设描边方案进一步包括，对描边位图中模型轮廓边缘纹理对应点和所述对应点周围两个及以上层级的像素点进行采样，通过对两个及以上层级像素点采样比重进行设置，实现轮廓边缘颜色及强度渲染。

8.根据权利要求1所述的渲染模型轮廓边缘的方法，其特征在于，步骤S4中渲染轮廓边缘进一步包括轮廓边缘宽度渲染，通过选择像素点的个数确定模型轮廓边缘宽度，按照所述宽度进行纹理坐标偏移确定轮廓边缘对应点周围层级像素点，通过对周围层级像素点采样确定当前点的颜色。

9.根据权利要求1或2所述的渲染模型轮廓边缘的方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括，开启深度测试的情况下，当待测试像素点深度值小于等于预设的深度值时，像素点以描边颜色绘制到所述预设的渲染目标上。

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