CN113935893A - 素描风格的场景渲染方法、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种素描风格的场景渲染方法、设备及存储介质。该方法中，对于待处理的三维场景，确定各个场景元素模型中描边线所处的位置；根据描边线所处的位置，对各个场景元素模型进行描边着色，得到包含描边线的三维场景；根据各个场景元素模型的法线方向，通过材质编辑器将素描笔触贴图平铺到包含描边线的三维场景中；在平铺有素描笔触贴图的三维场景中，将场景颜色与素描笔触贴图的笔触颜色进行融合，得到素描风格化场景。该方法通过针对场景元素模型的描边着色以及素描笔触贴图平铺处理，能够实现三维场景的素描风格化，无需重新设计建模即可将待处理的三维场景转换为素描风格，大大提高场景渲染效率，提升场景扩展性。
Description
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，尤其涉及一种素描风格的场景渲染方法、设备及存储介质。
背景技术
素描，是一种常用的绘画方式。一般来说，在素描作品中通常是通过线条笔触来描绘物品与光源的关系，从而体现出物体轮廓以及物体细节特征。
以游戏开发为例，游戏中通常会设置有多个场景。相关技术中，如果要将游戏场景从写实风格更换为素描风格，就需要将游戏中的每一场景进行重新绘制以及建模，大大降低游戏开发效率，导致现有的游戏场景的扩展性较差。因此，亟待提出一种新的解决方案，用以克服目前存在的技术问题。
发明内容
本申请的多个方面提供一种素描风格的场景渲染方法、设备及存储介质，用以提高场景渲染效率，提升场景扩展性。
本申请实施例还提供一种素描风格的场景渲染方法，所述方法包括：
对于待处理的三维场景，确定各个场景元素模型中描边线所处的位置；
根据所述描边线所处的位置，对各个场景元素模型进行描边着色，得到包含所述描边线的三维场景；
根据各个场景元素模型的法线方向，通过材质编辑器将素描笔触贴图平铺到包含所述描边线的三维场景中；
在平铺有素描笔触贴图的三维场景中，将场景颜色与素描笔触贴图的笔触颜色进行融合，得到素描风格化场景。
进一步可选地，所述材质编辑器包括作用于后处理阶段的材质球。
基于此，所述根据各个场景元素模型的法线方向，通过材质编辑器将素描笔触贴图平铺到包含所述描边线的三维场景中，包括：
将各个场景元素模型的法线方向、素描笔触贴图、以及素描笔触贴图在包含所述描边线的三维场景中的平铺位置、面积，输入到所述材质球中添加的世界对齐纹理节点；
根据素描笔触贴图的平铺位置，通过所述世界对齐纹理节点将素描笔触贴图设置到包含所述描边线的三维场景的各个场景元素模型中；并
根据各个场景元素模型的法线方向以及素描笔触贴图的初始法线方向，通过所述世界对齐纹理节点调整素描笔触贴图在各个场景元素模型中的朝向。
进一步可选地，所述素描笔触贴图在各个场景元素模型中的朝向，包括：
素描笔触贴图所处平面与各个场景元素模型的法线方向垂直。
进一步可选地，素描笔触贴图为样式四方连续并且具有素描笔触效果的贴图。
进一步可选地，所述描边线包括轮廓线和/或折线，轮廓线是用于表示模型外部轮廓的描边线，折线是用于表示模型内部轮廓的描边线；
所述确定各个场景元素模型中描边线所处的位置，包括：
获取各个场景元素模型中处于轮廓线和/或折线上的边缘像素。
进一步可选地，若所述描边线包括轮廓线，则所述获取各个场景元素模型中处于轮廓线和/或折线上的边缘像素，包括：
对于每一场景元素模型中待检测的像素，对当前像素的纹理坐标进行偏移，得到周围像素的纹理坐标；其中，偏移方向为当前像素的法线方向，偏移距离为当前屏幕视口尺寸与偏移系数的乘积；
获取当前像素与周围像素的深度差；
若所述深度差大于设定深度差阈值，则以当前像素作为场景元素模型中轮廓线上的边缘像素。
进一步可选地，若所述描边线包括折线，则所述获取各个场景元素模型中处于轮廓线和/或折线上的边缘像素，包括：
对于每一场景元素模型中待检测的像素，对当前像素的纹理坐标进行偏移，得到周围像素的纹理坐标；其中，偏移方向为当前像素的法线方向，偏移距离为当前屏幕视口尺寸与偏移系数的乘积；
对比当前像素与周围像素在世界坐标系下各自的法线值；
若当前像素与周围像素的法线差值大于设定法线差值阈值，则以当前像素作为场景元素模型中折线上的边缘像素。
进一步可选地，所述根据所述描边线所处的位置，对各个场景元素模型进行描边着色，得到包含所述描边线的三维场景，包括：
根据各个场景元素模型中处于所述描边线上的边缘像素，生成包含各个场景元素模型中边缘像素的第一遮罩图；
根据各个边缘像素的场景颜色，在所述第一遮罩图中的各个边缘像素之间进行线性插值，得到包含所述描边线的三维场景。
进一步可选地，所述方法还包括：
根据各个边缘像素的纹理坐标，对三维噪声图进行采样，以得到各个边缘像素对应的噪声值；
根据各个边缘像素对应的噪声值，对各个边缘像素的场景颜色进行偏移处理，得到包含非连续描边线的三维场景。
进一步可选地，所述将场景颜色与素描笔触贴图的笔触颜色进行融合，得到素描风格化场景，包括：
各个像素的场景颜色与素描笔触贴图中对应像素的笔触颜色进行叠加，得到各个像素的目标场景颜色；
基于各个像素的目标场景颜色进行渲染，得到素描风格化场景。
进一步可选地，若存在用于不同场景元素的不同类型素描笔触贴图，则所述方法还包括：
采用自定义深度模板项对使用不同类型素描笔触贴图的场景元素进行过滤；
根据过滤结果生成与不同类型素描笔触贴图匹配的第二遮罩图；
采用不同类型素描笔触贴图以及匹配的第二遮罩图，执行将不同类型素描笔触贴图平铺到包含所述描边线的三维场景中的步骤。
进一步可选地，所述方法还包括：
采用自定义深度模板项对无需使用素描笔触贴图的目标场景元素进行过滤；
根据过滤结果生成用于标记所述目标场景元素的第三遮罩图，并采用第三遮罩图执行将不同类型素描笔触贴图平铺到包含所述描边线的三维场景中的步骤，以在素描风格化场景中保留所述目标场景元素的初始场景颜色。
本申请实施例还提供一种电子设备，包括：存储器和处理器；所述存储器用于存储一条或多条计算机指令；所述处理器用于执行所述一条或多条计算机指令以用于：执行本申请实施例提供的方法中的步骤。
本申请实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序被执行时能够实现本申请实施例提供的方法中的步骤。
在本申请实施例提供的技术方案中，对于待处理的三维场景，确定各个场景元素模型中描边线所处的位置；根据描边线所处的位置，对各个场景元素模型进行描边着色，得到包含描边线的三维场景，从而描绘出各个场景元素模型的轮廓。进而，根据各个场景元素模型的法线方向，通过材质编辑器将素描笔触贴图平铺到包含描边线的三维场景中；在平铺有素描笔触贴图的三维场景中，将场景颜色与素描笔触贴图的笔触颜色进行融合，从而实现了各个场景元素模型表面的素描笔触，得到素描风格化场景。
本申请实施例中，通过对各个场景元素模型进行边缘检测以及描边着色，描绘出各个场景元素模型的轮廓，进而通过材质编辑器在各个场景元素模型中平铺素描笔触贴图以填充具有素描风格的场景颜色，实现三维场景的素描风格化。本申请实施例中，无需重新设计建模即可将待处理的三维场景转换为素描风格，大大提高场景渲染效率，提升场景扩展性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请一示例性实施例提供的素描风格的场景渲染方法的流程示意图；
图2为本申请一示例性实施例提供的一种场景元素的效果示意图；
图3为本申请一示例性实施例提供的素描笔触贴图的示意图；
图4为本申请一示例性实施例提供的另一种场景元素的效果示意图；
图5为本申请一示例性实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
素描，是一种常用的绘画方式。目前，通过素描方式表现的场景中，通过线条笔触来描绘物品与光源的关系，从而体现出物体轮廓以及物体细节特征。
以游戏开发为例，游戏中通常会设置有多个场景。相关技术中，如果要将游戏场景从写实风格更换为素描风格，就需要将游戏中的每一场景进行重新绘制以及建模，大大降低游戏开发效率，导致现有的游戏场景的扩展性较差。
针对上述技术问题，在本申请一些实施例中，提供了一种解决方案，以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
本申请实施例提供了一种素描风格的场景渲染方法，图1为本申请一示例性实施例提供的素描风格的场景渲染方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：
101、对于待处理的三维场景，确定各个场景元素模型中描边线所处的位置；
102、根据描边线所处的位置，对各个场景元素模型进行描边着色，得到包含描边线的三维场景；
103、根据各个场景元素模型的法线方向，通过材质编辑器将素描笔触贴图平铺到包含描边线的三维场景中；
104、在平铺有素描笔触贴图的三维场景中，将场景颜色与素描笔触贴图的笔触颜色进行融合，得到素描风格化场景。
其中，待处理的三维场景，即需要进行场景渲染的三维场景。举例来说，假设待处理的三维场景是某游戏中写实风格的游戏场景，经过后处理后，得到的是该游戏中素描风格的另一游戏场景。后处理前后的两个游戏场景中，场景元素、场景元素布局、以及各个场景元素的属性均一致，但两个游戏场景的场景风格不同。具体来说，场景风格可以体现为三维场景中的美术风格特征，如色调、线条、明暗关系等。
对于一个游戏场景而言，不同场景风格可以理解为该游戏场景中的不同美术风格。比如，写实风格的游戏场景中，场景色调以及场景元素的明暗关系较接近现实世界，并且场景元素不会通过明显线条勾勒轮廓。而在素描风格的游戏场景中，通过线条笔触来描绘场景元素的轮廓以及明暗关系，从而体现出物体细节特征。
下面结合具体实施例，对图1提供的素描风格场景渲染方法中的各个步骤进行说明。
首先，101中，对于待处理的三维场景，确定各个场景元素模型中描边线所处的位置。
其中，描边线包括轮廓线和/或折线。轮廓线是用于表示模型外部轮廓的描边线，折线是用于表示模型内部轮廓的描边线。可选地，通过边缘检测确定场景元素模型的边缘，以便为描边着色提供基础。实际应用中，从当前检测的像素出发，获取周围像素的坐标，以检测出处于场景元素模型边缘的像素。下面分别介绍如何获取轮廓线和折线。
具体来说，101中确定各个场景元素模型中描边线所处的位置的一种可选实施例，可实现为：获取各个场景元素模型中处于轮廓线和/或折线上的边缘像素。
在一可选实施例中，若描边线包括轮廓线，则上述步骤中获取各个场景元素模型中处于轮廓线和/或折线上的边缘像素，可以实现为：
对于每一场景元素模型中待检测的像素，对当前像素的纹理坐标进行偏移，得到周围像素的纹理坐标；获取当前像素与周围像素的深度差；若深度差大于设定深度差阈值，则以当前像素作为场景元素模型中轮廓线上的边缘像素。
其中，偏移方向为当前像素的法线方向，偏移距离为当前屏幕视口尺寸与偏移系数的乘积。具体来说，从场景贴图(Scene Texture)中提取当前像素的法线方向作为偏移方向；从场景贴图中提取当前屏幕视口尺寸，并将当前屏幕视口尺寸与偏移系数的乘积作为偏移距离。
对于每一场景元素模型中待检测的像素，基于上文介绍的偏移方向以及偏移距离，对当前像素的纹理坐标进行偏移，得到周围像素的纹理坐标。具体来说，根据当前像素点在屏幕空间中的坐标通过向量运算得到周围像素的纹理坐标。进而，根据当前像素与周围像素各自的场景深度，计算对应的深度差。若当前像素与任一周围像素的深度差大于设定深度差阈值，则以当前像素作为场景元素模型中轮廓线上的边缘像素。
另一可选实施例中，若描边线包括折线，则上述步骤中获取各个场景元素模型中处于轮廓线和/或折线上的边缘像素，可以实现为：
对于每一场景元素模型中待检测的像素，对当前像素的纹理坐标进行偏移，得到周围像素的纹理坐标；对比当前像素与周围像素在世界坐标系下各自的法线值；若当前像素与周围像素的法线差值大于设定法线差值阈值，则认为当前像素处于场景元素模型的轮廓，此情况下，以当前像素作为场景元素模型中折线上的边缘像素。
其中，偏移方向为当前像素的法线方向，偏移距离为当前屏幕视口尺寸与偏移系数的乘积。当前像素的偏移方向以及偏移距离的具体获取方式与上文类似，此处不再赘述。
对于每一场景元素模型中待检测的像素，基于上文介绍的偏移方向以及偏移距离，对当前像素的纹理坐标进行偏移，得到周围像素的纹理坐标。根据当前像素与周围像素在世界坐标系下各自的法线值，计算对应的法线差值。若当前像素与任一周围像素的法线差值大于设定法线差值阈值，则认为当前像素处于场景元素模型的内轮廓，此情况下，以当前像素作为场景元素模型中折线上的边缘像素。
实际应用中，上述阈值可以根据具体场景进行设置优化，本申请实施例中并不限定。
进而，检测出描边线所处位置之后，102中，根据描边线所处的位置，对各个场景元素模型进行描边着色，得到包含描边线的三维场景。
具体来说，在一可选实施例中，102中，根据描边线所处的位置，对各个场景元素模型进行描边着色，得到包含描边线的三维场景，可以实现为：
根据各个场景元素模型中处于描边线上的边缘像素，生成包含各个场景元素模型中边缘像素的第一遮罩图；根据各个边缘像素的场景颜色，在第一遮罩图中的各个边缘像素之间进行线性插值(Linear Lerp)，得到包含描边线的三维场景。
上述步骤中，根据各个场景元素模型中处于描边线上的边缘像素生成第一遮罩图，第一遮罩图中包含各个场景元素模型中边缘像素。进而，针对第一遮罩图中的各个边缘像素，对各个边缘像素的场景颜色以及预先设置的描边线颜色进行线性插值，得到包含描边线的三维场景。
这样，通过上述步骤可以在三维场景中实现对描边线的渲染，从而自动生成具有素描风格的描边线，辅助提高三维场景渲染效率。
实际上，由于真实世界中素描笔触并非都是连续线段，而通过上述步骤描边着色后会得到连续的描边线，使得素描效果不自然。针对这一问题，为使素描笔触具有更真实的效果，进一步可选地，根据各个边缘像素的纹理坐标，对三维噪声图进行采样，以得到各个边缘像素对应的噪声值；根据各个边缘像素对应的噪声值，对各个边缘像素的场景颜色进行偏移处理，得到包含非连续描边线的三维场景。
针对包含描边线的三维场景，上述步骤中，首先通过当前像素的场景深度(SceneDepth)进行逆运算，得到当前像素在世界坐标系下的世界坐标。然后，使用当前像素的世界坐标进行重新映射，得到当前像素针对三维噪声贴图的纹理坐标(记为UVW)。进而，使用当前像素的纹理坐标对三维柏林噪声(Perlin Noise)贴图进行采样，得到连续噪声值。这样，使用这些连续噪声值对描边线进行偏移，从而模拟短线的效果，得到包含非连续描边线的三维场景。其中，柏林噪声是一种经常用于模拟云的连续噪声。
简单来说，就是通过当前像素的纹理坐标对三维柏林噪声贴图，得到连续噪声值，实际应用中通常连续噪声值的取值范围在0到1之间。然后，使用连续噪声值乘以描边线的颜色值，即可得到包含无效值(例如数值为0的连续噪声值)的描边线。也即图2方框中示出的非连续短线。
进而，完成描边着色之后，103中，根据各个场景元素模型的法线方向，通过材质编辑器将素描笔触贴图平铺到包含描边线的三维场景中。
其中，素描笔触贴图为样式四方连续并且具有素描笔触效果的贴图。四方连续是指贴图纹理边缘连续，多张贴图连接后纹理连续。例如图3示出的素描笔触贴图。
可选地，可以通过不同类型素描笔触贴图，用以平铺到包含描边线的三维场景中，以适应不同类型的场景元素模型。实际应用中，素描笔触贴图的类型，包括但不限于：贴图尺寸、贴图纹路、线条粗细中的至少一种。
在一种可选实施例中，103中，根据各个场景元素模型的法线方向，通过材质编辑器将素描笔触贴图平铺到包含描边线的三维场景中，可以实现为：
将各个场景元素模型的法线方向、素描笔触贴图、以及素描笔触贴图在包含描边线的三维场景中的平铺位置、面积，输入到材质球中添加的世界对齐纹理(World AlignedTexture)节点。
其中，材质编辑器包括作用于后处理阶段的材质球。材质球中可以调用各种材质节点用以实现对应功能。材质节点是将蓝图状态机转换为包含材质表达式的可视化脚本节点。在一可选实施例中，材质球中添加有世界对齐纹理节点。具体地，世界对齐纹理节点中，可在世界坐标系中指定不同位置以及不同轴向下的投影纹理，保持纹理尺寸大小不随场景元素模型的缩放而缩放。
进而，根据素描笔触贴图的平铺位置，通过世界对齐纹理节点将素描笔触贴图设置到包含描边线的三维场景的各个场景元素模型中。并且，根据各个场景元素模型的法线方向以及素描笔触贴图的初始法线方向，通过世界对齐纹理节点调整素描笔触贴图在各个场景元素模型中的朝向。其中，素描笔触贴图在各个场景元素模型中的朝向，至少包括：素描笔触贴图所处平面与各个场景元素模型的法线方向垂直。
例如，假设场景元素模型为图4示出的箱子，该箱子中六个表面的朝向不同，因此，需要根据六个表面的朝向来调整素描笔触贴图的平铺方向，以得到适应箱子各个表面的素描纹理效果。
简单来说，就是将素描笔触贴图(Texture Object)、贴图尺寸(Texture Size)、屏幕空间中每一像素的位置坐标(World Position)以及法线信息(World Space Normal)输入到世界对齐纹理节点，以便通过世界对齐纹理节点来调整叠加到这些像素之上的素描笔触贴图的朝向。
最终，104中，在平铺有素描笔触贴图的三维场景中，将场景颜色与素描笔触贴图的笔触颜色进行融合，得到素描风格化场景。
具体来说，在一种可选实施例中，可以将各个像素的场景颜色与素描笔触贴图中对应像素的笔触颜色进行叠加，得到各个像素的目标场景颜色；基于各个像素的目标场景颜色进行渲染，得到素描风格化场景。
在本实施例中，通过对各个场景元素模型进行边缘检测以及描边着色，描绘出各个场景元素模型的轮廓，进而通过材质编辑器在各个场景元素模型中平铺素描笔触贴图以填充具有素描风格的场景颜色，实现三维场景的素描风格化。本申请实施例中，无需重新设计建模即可将待处理的三维场景转换为素描风格，大大提高场景渲染效率，提升场景扩展性。
在上述或下述实施例中，实际素描作品中，不同物体表面所采用的笔触也有区别，例如大型物体表面笔触可能间隔更大，小型物体表面笔触可能更细致、间隔更小。因而，需要针对不同类型物体采用不同类型的素描笔触贴图进行渲染，其中，素描笔触贴图的类型，包括以下至少一种：贴图尺寸、贴图纹路、线条粗细。在一可选实施例中，也即执行如下步骤：
若存在用于不同场景元素的不同类型素描笔触贴图，则采用自定义深度模板项(Custom Stencil)对使用不同类型素描笔触贴图的场景元素进行过滤；根据过滤结果生成与不同类型素描笔触贴图匹配的第二遮罩图；采用不同类型素描笔触贴图以及匹配的第二遮罩图，执行将不同类型素描笔触贴图平铺到包含描边线的三维场景中的步骤。
值得说明的是，将不同类型素描笔触贴图平铺到包含描边线的三维场景中的步骤与上文步骤103类似，此处不再赘述。
从而，通过上述步骤可以实现不同类型场景元素中的不同类型笔触，使得各个场景元素的素描笔触效果更为符合实际素描作品中的笔触效果，提高笔触效果，提升素描风格化场景的场景渲染效率。
在上述或下述实施例中，由于三维场景中部分场景元素无需覆盖素描纹理，因而需要对这些场景元素进行过滤，并通过第三遮罩图来避免这些场景元素被覆盖素描风格的纹理，从而，使得这些场景元素保留初始场景颜色。
具体来说，还可采用自定义深度模板项对无需使用素描笔触贴图的目标场景元素进行过滤；根据过滤结果生成用于标记目标场景元素的第三遮罩图，并采用第三遮罩图执行将不同类型素描笔触贴图平铺到包含描边线的三维场景中的步骤，以在素描风格化场景中保留目标场景元素的初始场景颜色。
上述部分场景元素例如是：各种场景图标、虚拟角色、以及无需覆盖素描纹理的其他场景元素。
例如，根据各种场景图标对应的标记，在自定义深度模板项中设置对应的待过滤标记，从而过滤出各种场景图标，并生成对应的第三遮罩图，以灵活保留各种场景图标保留初始场景颜色，提高渲染效率。
例如，根据虚拟角色在三维场景中的场景深度，在自定义深度模板项中设置对应的场景深度，从而过滤出虚拟角色，并生成对应的第三遮罩图，以保留虚拟角色在三维场景中的外形图像。
这样，通过上述步骤在具有素描风格化场景中，保留部分场景元素的初始场景颜色，提高素描风格化场景的场景渲染效率。
需要说明的是，上述实施例所提供方法的各步骤的执行主体均可以是同一设备，或者，该方法也由不同设备作为执行主体。比如，步骤101至步骤104的执行主体可以为设备A；又比如，步骤101和102的执行主体可以为设备A，步骤103的执行主体可以为设备B；等等。
另外，在上述实施例及附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
图5是本申请一示例性实施例提供的电子设备的结构示意图，如图5所示，该电子设备包括：存储器501、处理器502、通信组件503以及显示组件504。
存储器501，用于存储计算机程序，并可被配置为存储其它各种数据以支持在电子设备上的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。
其中，存储器501可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
处理器502，与存储器501耦合，用于执行存储器501中的计算机程序，以用于：对于待处理的三维场景，确定各个场景元素模型中描边线所处的位置；根据所述描边线所处的位置，对各个场景元素模型进行描边着色，得到包含所述描边线的三维场景；根据各个场景元素模型的法线方向，通过材质编辑器将素描笔触贴图平铺到包含所述描边线的三维场景中；在平铺有素描笔触贴图的三维场景中，将场景颜色与素描笔触贴图的笔触颜色进行融合，得到素描风格化场景。
进一步可选地，所述材质编辑器包括作用于后处理阶段的材质球。
基于此，处理器502在根据各个场景元素模型的法线方向，通过材质编辑器将素描笔触贴图平铺到包含所述描边线的三维场景中时，具体用于：
将各个场景元素模型的法线方向、素描笔触贴图、以及素描笔触贴图在包含所述描边线的三维场景中的平铺位置、面积，输入到所述材质球中添加的世界对齐纹理节点中；根据素描笔触贴图的平铺位置，通过所述世界对齐纹理节点将素描笔触贴图设置到包含所述描边线的三维场景的各个场景元素模型中；并根据各个场景元素模型的法线方向以及素描笔触贴图的初始法线方向，通过所述世界对齐纹理节点调整素描笔触贴图在各个场景元素模型中的朝向。
其中，进一步可选地，处理器502所述素描笔触贴图在各个场景元素模型中的朝向时，具体用于：素描笔触贴图所处平面与各个场景元素模型的法线方向垂直。
其中，进一步可选地，素描笔触贴图为样式四方连续并且具有素描笔触效果的贴图。
进一步可选地，所述描边线包括轮廓线和/或折线，轮廓线是用于表示模型外部轮廓的描边线，折线是用于表示模型内部轮廓的描边线。
处理器502确定各个场景元素模型中描边线所处的位置时，具体用于：获取各个场景元素模型中处于轮廓线和/或折线上的边缘像素。
其中，进一步可选地，若所述描边线包括轮廓线，则处理器502获取各个场景元素模型中处于轮廓线和/或折线上的边缘像素时，具体用于：
对于每一场景元素模型中待检测的像素，对当前像素的纹理坐标进行偏移，得到周围像素的纹理坐标；其中，偏移方向为当前像素的法线方向，偏移距离为当前屏幕视口尺寸与偏移系数的乘积；获取当前像素与周围像素的深度差；若所述深度差大于设定深度差阈值，则以当前像素作为场景元素模型中轮廓线上的边缘像素。
其中，进一步可选地，若所述描边线包括折线，则处理器502获取各个场景元素模型中处于轮廓线和/或折线上的边缘像素时，具体用于：
对于每一场景元素模型中待检测的像素，对当前像素的纹理坐标进行偏移，得到周围像素的纹理坐标；其中，偏移方向为当前像素的法线方向，偏移距离为当前屏幕视口尺寸与偏移系数的乘积；对比当前像素与周围像素在世界坐标系下各自的法线值；若当前像素与周围像素的法线差值大于设定法线差值阈值，则以当前像素作为场景元素模型中折线上的边缘像素。
进一步可选地，处理器502根据所述描边线所处的位置，对各个场景元素模型进行描边着色，得到包含所述描边线的三维场景时，具体用于：
根据各个场景元素模型中处于所述描边线上的边缘像素，生成包含各个场景元素模型中边缘像素的第一遮罩图；根据各个边缘像素的场景颜色，在所述第一遮罩图中的各个边缘像素之间进行线性插值，得到包含所述描边线的三维场景。
其中，进一步可选地，处理器502还用于：
根据各个边缘像素的纹理坐标，对三维噪声图进行采样，以得到各个边缘像素对应的噪声值；根据各个边缘像素对应的噪声值，对各个边缘像素的场景颜色进行偏移处理，得到包含非连续描边线的三维场景。
其中，进一步可选地，处理器502将场景颜色与素描笔触贴图的笔触颜色进行融合，得到素描风格化场景时，具体用于：
各个像素的场景颜色与素描笔触贴图中对应像素的笔触颜色进行叠加，得到各个像素的目标场景颜色；基于各个像素的目标场景颜色进行渲染，得到素描风格化场景。
其中，进一步可选地，若存在用于不同场景元素的不同类型素描笔触贴图，则处理器502还用于：
采用自定义深度模板项对使用不同类型素描笔触贴图的场景元素进行过滤；根据过滤结果生成与不同类型素描笔触贴图匹配的第二遮罩图；采用不同类型素描笔触贴图以及匹配的第二遮罩图，执行将不同类型素描笔触贴图平铺到包含所述描边线的三维场景中的步骤。
其中，进一步可选地，处理器502还用于：
采用自定义深度模板项对无需使用素描笔触贴图的目标场景元素进行过滤；根据过滤结果生成用于标记所述目标场景元素的第三遮罩图，并采用第三遮罩图执行将不同类型素描笔触贴图平铺到包含所述描边线的三维场景中的步骤，以在素描风格化场景中保留所述目标场景元素的初始场景颜色。
进一步，如图5所示，该电子设备还包括：电源组件505、音频组件506等其它组件。图5中仅示意性给出部分组件，并不意味着电子设备只包括图5所示组件。
其中，通信组件503被配置为便于通信组件所在设备和其他设备之间有线或无线方式的通信。通信组件所在设备可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G、3G、4G或5G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件经由广播信道接收来自外部广播管理***的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，通信组件可基于近场通信(NFC)技术、射频识别(RFID)技术、红外数据协会(IrDA)技术、超宽带(UWB)技术、蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。
其中，显示组件504可以实现为显示器，该显示器包括屏幕，其屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。未屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。
其中，电源组件505，为电源组件所在设备的各种组件提供电力。电源组件可以包括电源管理***，一个或多个电源，及其他与为电源组件所在设备生成、管理和分配电力相关联的组件。
本实施例中，通过对各个场景元素模型进行边缘检测以及描边着色，描绘出各个场景元素模型的轮廓，进而通过材质编辑器在各个场景元素模型中平铺素描笔触贴图以填充具有素描风格的场景颜色，从而实现三维场景的素描风格化。本申请实施例中，无需重新设计建模即可将待处理的三维场景转换为素描风格，大大提高场景渲染效率，提升场景扩展性。
相应地，本申请实施例还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序被执行时能够实现上述方法实施例中可由电子设备执行的各步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载批。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (14)
1.一种素描风格的场景渲染方法，其特征在于，所述方法包括：
对于待处理的三维场景，确定各个场景元素模型中描边线所处的位置；
根据所述描边线所处的位置，对各个场景元素模型进行描边着色，得到包含所述描边线的三维场景；
根据各个场景元素模型的法线方向，通过材质编辑器将素描笔触贴图平铺到包含所述描边线的三维场景中；
在平铺有素描笔触贴图的三维场景中，将场景颜色与素描笔触贴图的笔触颜色进行融合，得到素描风格化场景。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述材质编辑器包括作用于后处理阶段的材质球；
所述根据各个场景元素模型的法线方向，通过材质编辑器将素描笔触贴图平铺到包含所述描边线的三维场景中，包括：
将各个场景元素模型的法线方向、素描笔触贴图、以及素描笔触贴图在包含所述描边线的三维场景中的平铺位置、面积，输入到所述材质球中添加的世界对齐纹理节点；
根据素描笔触贴图的平铺位置，通过所述世界对齐纹理节点将素描笔触贴图设置到包含所述描边线的三维场景的各个场景元素模型中；并
根据各个场景元素模型的法线方向以及素描笔触贴图的初始法线方向，通过所述世界对齐纹理节点调整素描笔触贴图在各个场景元素模型中的朝向。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述素描笔触贴图在各个场景元素模型中的朝向，包括：
素描笔触贴图所处平面与各个场景元素模型的法线方向垂直。
4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，素描笔触贴图为样式四方连续并且具有素描笔触效果的贴图。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述描边线包括轮廓线和/或折线，轮廓线是用于表示模型外部轮廓的描边线，折线是用于表示模型内部轮廓的描边线；
所述确定各个场景元素模型中描边线所处的位置，包括：
获取各个场景元素模型中处于轮廓线和/或折线上的边缘像素。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，若所述描边线包括轮廓线，则所述获取各个场景元素模型中处于轮廓线和/或折线上的边缘像素，包括：
对于每一场景元素模型中待检测的像素，对当前像素的纹理坐标进行偏移，得到周围像素的纹理坐标；其中，偏移方向为当前像素的法线方向，偏移距离为当前屏幕视口尺寸与偏移系数的乘积；
获取当前像素与周围像素的深度差；
若所述深度差大于设定深度差阈值，则以当前像素作为场景元素模型中轮廓线上的边缘像素。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，若所述描边线包括折线，则所述获取各个场景元素模型中处于轮廓线和/或折线上的边缘像素，包括：
对于每一场景元素模型中待检测的像素，对当前像素的纹理坐标进行偏移，得到周围像素的纹理坐标；其中，偏移方向为当前像素的法线方向，偏移距离为当前屏幕视口尺寸与偏移系数的乘积；
对比当前像素与周围像素在世界坐标系下各自的法线值；
若当前像素与周围像素的法线差值大于设定法线差值阈值，则以当前像素作为场景元素模型中折线上的边缘像素。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述描边线所处的位置，对各个场景元素模型进行描边着色，得到包含所述描边线的三维场景，包括：
根据各个场景元素模型中处于所述描边线上的边缘像素，生成包含各个场景元素模型中边缘像素的第一遮罩图；
根据各个边缘像素的场景颜色，在所述第一遮罩图中的各个边缘像素之间进行线性插值，得到包含所述描边线的三维场景。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
根据各个边缘像素的纹理坐标，对三维噪声图进行采样，以得到各个边缘像素对应的噪声值；
根据各个边缘像素对应的噪声值，对各个边缘像素的场景颜色进行偏移处理，得到包含非连续描边线的三维场景。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将场景颜色与素描笔触贴图的笔触颜色进行融合，得到素描风格化场景，包括：
各个像素的场景颜色与素描笔触贴图中对应像素的笔触颜色进行叠加，得到各个像素的目标场景颜色；
基于各个像素的目标场景颜色进行渲染，得到素描风格化场景。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若存在用于不同场景元素的不同类型素描笔触贴图，则所述方法还包括：
采用自定义深度模板项对使用不同类型素描笔触贴图的场景元素进行过滤；
根据过滤结果生成与不同类型素描笔触贴图匹配的第二遮罩图；
采用不同类型素描笔触贴图以及匹配的第二遮罩图，执行将不同类型素描笔触贴图平铺到包含所述描边线的三维场景中的步骤。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
采用自定义深度模板项对无需使用素描笔触贴图的目标场景元素进行过滤；
根据过滤结果生成用于标记所述目标场景元素的第三遮罩图，并采用第三遮罩图执行将不同类型素描笔触贴图平铺到包含所述描边线的三维场景中的步骤，以在素描风格化场景中保留所述目标场景元素的初始场景颜色。
13.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；
所述存储器用于存储一条或多条计算机指令；
所述处理器用于执行所述一条或多条计算机指令以用于：执行权利要求1-12任一项所述的方法中的步骤。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序；
所述计算机程序被执行时，用以实现权利要求1-12任一项所述的方法中的步骤。
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| CN202111058004.1A CN113935893A (zh) | 2021-09-09 | 2021-09-09 | 素描风格的场景渲染方法、设备及存储介质 |
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- 2021-09-09 CN CN202111058004.1A patent/CN113935893A/zh active Pending
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