CN103310488A - 基于mental ray渲染的虚拟现实的渲染方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于虚拟现实技术，特别涉及一种采用mental ray渲染的虚拟现实技术。基于mental ray渲染的虚拟现实的渲染方法：所述的渲染方法包括前期制作和后期处理，其特征在于：所述的前期制作包括如下步骤：A、采用mental ray渲染器对物件模型进行渲染，B、为场景中的物件模型设置材质，采用mental ray渲染引擎中Arch&Design材质、Autodesk材质和建筑材质，C、采用mental ray渲染引擎中的光度学定向灯、自由灯和日光***在场景中设置照明光源，D、设置渲染参数，并调用mr摄影曝光控制***对场景照明进行精确控制，测试渲染场景效果；E、设置烘焙参数，并进行烘焙，并生成经过烘焙的物件模型，以及对应的烘焙贴图，本发明能提高虚拟现实的烘焙效果，提高显示的真实度，提高用户的沉浸感。

Description

基于mental ray渲染的虚拟现实的渲染方法

技术领域

本发明属于虚拟现实技术，特别涉及一种采用mental ray渲染的虚拟现实技术。 

背景技术

虚拟现实技术（简称VR）又称灵境技术，是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势、鼠标和键盘等方式与之进行实时交互，创建了一种适人化的多维信息空间，是一项发展中的、具有深远的潜在应用方向的新技术。 

目前，国内应用最广泛、视觉效果最好的虚拟现实技术***是中视典数字科技公司开发的VRP技术平台。中视典数字科技公司是国际领先的虚拟现实技术解决方案供应商和相关服务提供商，VRP软件是其具有自主知识产权的核心平台。就目前实际达到的水平而言，VRP平台在交互这个环节做得相对完善，但是由于所***的技术，因而对客观世界的视觉模拟再现还不够逼真，影响了沉浸与构想两个环节的虚拟效果。 

计算机***通过矢量运算建立虚拟的三维环境，所创建的三维形体不仅具有特定的形状与位置，而且可赋予特定的材料属性、置于特定光源的照射之下，并能相互影响。但由于矢量图像本身并不具有照片般真实细腻的视觉效果，因此不能使用户产生沉浸感。为此，我们可以使用合理的渲染引擎，由特定的视点出发，通过渲染运算对三维场景进行数字化描述，生成具有正确的色 彩关系、光影关系和材料质感的空间图像(即照片级的二维位图)，然而这种渲染运算需要耗费一定的时间。 

与一般计算机三维技术不同的是，虚拟现实技术必须具备让用户在其虚拟环境中自主漫游的功能。自主漫游以时时变更观察者的视点为特征，按照通常方法，每变换一次视点都要重新渲染一次，以获取相应的空间图像。为了实现漫游的真实感，要求这种渲染运算尽可能考虑场景中的一切物理因素；为了实现漫游的流畅感，又要求渲染运算的耗时接近于0，限于目前的计算机硬件水平和渲染技术，这二者难以统一。现行的虚拟现实平台一般采用烘焙技术来解决这一矛盾，即根据不同三维形体的设定色彩和材料属性，将其在场景所设定的光线照射下应有的视觉特征预先通过对各个三维形体分别进行渲染的方法记录在其各个面上，由于为场景中的每一个三维形体预先渲染了这样一件“外衣”(专业术语为“烘焙贴图”)，漫游过程中就无须再行渲染了(实际是将渲染运算提前到制作阶段、分解到每一个三维形体的每一个面，通过烘焙形式进行了)，VRP平台所采用的正是这样的方法。 

VRP软件在视觉效果方面的不足在于它在烘焙中所习用的渲染引擎的光源和材质***都不支持对光线漫反射现象的模拟，其后期制作技术又不足以弥补这个缺点，这样就导致了其虚拟场景的几个明显的缺陷：1、自然界丰富、柔和、生动细腻的明暗变化和光影变化被粗糙地简化为亮部和暗部两大部分，虚拟场景因此变得单薄(即使人为地增加许多光源，也不可能有效地改变这种情况)；2、物体的光滑与粗糙、坚硬与柔软在很大程度上是通过其对周围环境的反射效果来表达的，没有光线的漫反射，就没有物体对周围环境的真实反射，因而也就没有对物体质感的细腻表达，虚拟场景因此变得虚假，这一缺陷，在表现银白色金属和玻璃时尤其明显；3、物体之间的相互色彩影响也是通过光线漫反射现象实现的，没有漫反射，场景的内在色彩联系就 被割裂了，虚拟场景因此变得零乱。在“中视典数字科技公司”最新推出的VRP12.0版本中，尽管增加了一套专用材质和一个专用的材质编辑器，但由于仍然没有在照明和反射方面取得突破，以上缺陷仍然存在。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，对虚拟现实技术中的处理工艺进行了改进，提出了一个新的mental ray的虚拟现实的渲染方法。 

基于mental ray渲染的虚拟现实的渲染方法：所述的渲染方法包括前期制作和后期处理，其特征在于：所述的前期制作包括如下步骤： 

A、采用mental ray渲染器对物件模型进行渲染， 

B、为场景中的物件模型设置材质，采用mental ray渲染引擎中Arch&Design材质、Autodesk材质和建筑材质， 

C、采用mental ray渲染引擎中的光度学定向灯、自由灯和日光***在场景中设置照明光源， 

D、设置渲染参数，并调用mr摄影曝光控制***对场景照明进行精确控制，测试渲染场景效果； 

E、设置烘焙参数，并进行烘焙，并生成经过烘焙的物件模型，以及对应的烘焙贴图； 

所述的后期制作包括以下步骤： 

F、根据实际渲染的要求，设置材质的基本属性和材质的反射模式， 

G、虚拟现实根据F步骤中设置的参数，选择和加载前期制作生产的烘焙贴图，形成完成的场景渲染模型。 

本发明具有以下优点：本发明对虚拟现实技术的前期制作过程中的烘焙方法进行了改进，通过运用mental ray渲染引擎中的材质或者Autodesk材质和 建筑材质，以及采用mental ray渲染引擎中的光度学定向灯、自由灯和日光***在场景中设置照明光源，有效改善了虚拟现实技术在光线漫反射现象的模拟，改善了虚拟现实技术中金属的质感和玻璃的体积感，提高了虚拟现实技术对物体的表达的细腻感，使虚拟现实技术表现的更为真实，提高用户的沉浸感，同时采用本发明所述的渲染方法将场景中的真实渲染工作都在前期制作中完成，后期制作过程中只是调用前期制作生产的烘焙贴图，能够有效缩短虚拟现实技术的后期制作的时间，能够快速的将具有真实效果的场景展现在用户眼前，缩短了用户的等待时间。 

具体实施方式

基于mental ray渲染的虚拟现实的渲染方法：所述的渲染方法包括前期制作和后期处理，其特征在于：所述的前期制作包括如下步骤： 

A、采用mental ray渲染器对物件模型进行渲染， 

B、为场景中的物件模型设置材质，采用mental ray渲染引擎中Arch&Design材质、Autodesk材质和建筑材质，采用上述材质能够是烘焙贴附准备反映范围形体对周围环境的反射； 

C、采用mental ray渲染引擎中的光度学定向灯、自由灯和日光***在场景中设置照明光源，将步骤C和步骤B结合使用，实现了在烘焙过程中的全局光照明，即同时包括直接照明和漫反射照明的完整照明； 

D、设置渲染参数，并调用mr摄影曝光控制***对场景照明进行精确控制，测试渲染场景效果；采用mr摄影曝光控制***实现了对场景照明的科学模拟， 

E、设置烘焙参数，并进行烘焙，并生成经过烘焙的物件模型，以及对应的烘焙贴图；烘焙也叫RenderToTextures，是CG动画行业常用的一种贴图技术， 简单地说就是一种把3dsmax场景中的光照信息和色彩信息渲染成三维模型的贴图，而后把这个烘焙后的贴图再贴回到场景中去的技术。这种技术把费时的光能传递计算提前到了预制作阶段，在虚拟现实、游戏和建筑漫游动画的运行中大大减轻了CPU的工作量，保障了运行过程的流畅性。 

所述的后期制作包括以下步骤： 

F、根据实际渲染的要求，设置材质的基本属性和材质的反射模式， 

G、虚拟现实根据F步骤中设置的参数，选择和加载前期制作生产的烘焙贴图，形成完成的场景渲染模型。 

本发明具有以下优点：本发明对虚拟现实技术的前期制作过程中的烘焙方法进行了改进，通过运用mental ray渲染引擎中的材质或者Autodesk材质和建筑材质，以及采用mental ray渲染引擎中的光度学定向灯、自由灯和日光***在场景中设置照明光源，有效改善了虚拟现实技术在光线漫反射现象的模拟，改善了虚拟现实技术中金属的质感和玻璃的体积感，提高了虚拟现实技术对物体的表达的细腻感，使虚拟现实技术表现的更为真实，提高用户的沉浸感，同时采用本发明所述的渲染方法将场景中的真实渲染工作都在前期制作中完成，后期制作过程中只是调用前期制作生产的烘焙贴图，能够有效缩短虚拟现实技术的后期制作的时间，能够快速的将具有真实效果的场景展现在用户眼前，缩短了用户的等待时间。 

Claims (1)

1.基于mental ray渲染的虚拟现实的渲染方法：所述的渲染方法包括前期制作和后期处理，其特征在于：所述的前期制作包括如下步骤：

A、采用mental ray渲染器对物件模型进行渲染，

B、为场景中的物件模型设置材质，采用mental ray渲染引擎中Arch&Design材质、Autodesk材质和建筑材质，

C、采用mental ray渲染引擎中的光度学定向灯、自由灯和日光***在场景中设置照明光源，

D、设置渲染参数，并调用mr摄影曝光控制***对场景照明进行精确控制，测试渲染场景效果；

E、设置烘焙参数，并进行烘焙，并生成经过烘焙的物件模型，以及对应的烘焙贴图；

所述的后期制作包括以下步骤：

F、根据实际渲染的要求，设置材质的基本属性和材质的反射模式，

G、虚拟现实根据F步骤中设置的参数，选择和加载前期制作生产的烘焙贴图，形成完成的场景渲染模型。