CN115908716A - 虚拟场景灯光渲染方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了一种虚拟场景灯光渲染方法、虚拟场景灯光渲染装置、介质及设备；所述方法包括：获取虚拟场景中的三维模型资源，为所述三维模型资源创建材质或更新材质；通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图；将包括所述三维模型资源的所述虚拟场景对应的场景图像和所述灯光通道图进行叠加，完成所述虚拟场景的灯光渲染。可见，实施本公开实施例的技术方案，可以提高虚拟场景灯光渲染的显示精细度和效率。

Description

虚拟场景灯光渲染方法、装置、存储介质及电子设备

背景技术

虚拟场景突破了现实生活的限制，夜景是虚拟场景可以展现的主要内容之一。虚拟场景的夜景通常会有各种光影或灯光效果，使得夜间虚拟场景更加丰富。

目前的方案是，在原始的虚拟场景的基础上，将需要的灯光效果手绘出来，最后在图像处理软件中叠加灯光效果的图层。

但该方案，需要大量的人力成本来绘制，效率很低。并且，手绘灯光效果真实度不高，丢失虚拟场景的材质细节，物理质感较差。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开实施例的目的在于提供一种虚拟场景灯光渲染方法、虚拟场景灯光渲染装置、计算机可读存储介质及电子设备。通过获取虚拟场景中的三维模型资源，为三维模型资源创建材质或更新材质；通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图；将包括三维模型资源的虚拟场景对应的场景图像和灯光通道图进行叠加，完成虚拟场景的灯光渲染。能够提高虚拟场景灯光渲染的显示精细度和仿真度。

本公开实施例的第一方面提供了一种虚拟场景灯光渲染方法，所述方法包括：获取虚拟场景中的三维模型资源，为所述三维模型资源创建材质或更新材质；通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图；将包括所述三维模型资源的所述虚拟场景的图像和所述灯光通道图进行叠加，完成所述虚拟场景的灯光渲染。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种虚拟场景灯光渲染装置，所述装置包括：

资源材质模块，用于获取虚拟场景中的三维模型资源，为所述三维模型资源创建材质或更新材质；

灯光渲染模块，用于通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图；

场景灯光模块，用于将包括所述三维模型资源的所述虚拟场景对应的场景图像和所述灯光通道图进行叠加，完成所述虚拟场景的灯光渲染。

根据本公开实施例的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现如上述实施例中第一方面所述的虚拟场景灯光渲染方法。

根据本公开实施例的第四方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器实现如上述实施例中第一方面所述的虚拟场景灯光渲染方法。

根据本公开实施例的第五方面，提供一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述的各种可选实现方式中提供的虚拟场景灯光渲染方法。

本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

在本公开的一些实施例所提供的技术方案中，可以通过获取虚拟场景中的三维模型资源，为所述三维模型资源创建材质或更新材质；通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图；将包括所述三维模型资源的所述虚拟场景的图像和所述灯光通道图进行叠加，完成所述虚拟场景的灯光渲染。可见，实施本公开实施例的技术方案，一方面，可以根据不同的虚拟场景的资源，确定材质，能够提高灯光渲染中虚拟场景的材质细节以及虚拟场景的显示精细度；另一方面，通过灯光烘培并添加预制作的灯光效果，来与虚拟场景进行叠加，可以提高虚拟场景灯光渲染的效率。可以提高虚拟场景灯光渲染的显示精细度和仿真度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本示例性实施方式中一种虚拟场景灯光渲染方法及装置的示例性***结构的示意图；

图2示出本示例性实施方式中一种虚拟场景灯光渲染方法流程图；

图3示出本示例性实施方式中一种生成三维模型资源对应的粗糙度贴的流程图；

图4示出本示例性实施方式中一种虚拟场景对应的场景图像生成流程图；

图5示出本示例性实施方式中一种虚拟场景灯光渲染装置的结构框图；

图6示意性示出了适于用来实现本公开实施例的终端设备的计算机***的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

图1示出了可以应用本公开实施例的一种虚拟场景灯光渲染方法及虚拟场景灯光渲染装置的示例性终端设备的示意图。可应用于三渲二灯光渲染应用场景。

如图1所示，终端设备可以包括终端设备101、102、103中的一个或多个。终端设备101、102、103可以是具有显示屏的各种电子设备，包括但不限于台式计算机、便携式计算机、智能手机和平板电脑等等。

本公开所示的计算机可读存储介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该终端设备执行时，使得该终端设备实现如下述实施例中所述的方法。例如，所述的终端设备可以实现如图2所示的各个步骤等。

本公开的示例性实施例中所述虚拟场景可以是计算机、手机、平板电脑等智能终端设备通过数字化通讯技术勾勒出的数字化场景，数字化场景可以是在智能终端设备的显示屏上，也可以是投射到其它显示设备上。该虚拟场景可以包括房屋、楼宇、园林、桥梁、水池等建筑物或构筑物，还可以包括山地、河流、湖泊等自然景观以及武器、工具、生物等任意的虚拟物品和虚拟道具，本示例性实施例对此不做特殊限定。

本示例实施方式提供了一种虚拟场景灯光渲染方法，参考图2所示，所述方法包括：

步骤S210、获取虚拟场景中的三维模型资源，为三维模型资源创建材质或更新材质；

步骤S220、通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图；

步骤S230、将包括三维模型资源的虚拟场景对应的场景图像和灯光通道图进行叠加，完成虚拟场景的灯光渲染。

实施图2所示的虚拟场景灯光渲染方法，可以通过获取虚拟场景中的三维模型资源，为三维模型资源创建材质或更新材质；通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图；将包括三维模型资源的虚拟场景对应的场景图像和灯光通道图进行叠加，完成虚拟场景的灯光渲染。可见，实施本公开实施例的技术方案，一方面，可以根据不同的虚拟场景的资源，确定材质和贴图，能够提高灯光渲染中虚拟场景的材质细节，提高了虚拟场景的显示精细度；另一方面，通过灯光烘培并添加预制作的灯光效果，来与虚拟场景进行叠加，可以提高虚拟场景灯光渲染的效率。

需要说明的是，为了更加清楚的说明本公开中的方案，本实施例将以该虚拟场景灯光渲染方法应用于unity引擎中为例进行说明。下面，对于本示例实施方式的上述步骤进行更加详细的说明。

在步骤S210中，获取虚拟场景中的三维模型资源，为三维模型资源创建材质或更新材质。

在本公开实施例中，三维模型资源是三维立体模型，每个三维立体模型在三维虚拟环境中具有自身的形状和体积，占据三维虚拟环境中的一部分空间。

材质为三维模型资源的质地属性(例如金属、木头和玻璃等)，在三维动画软件中，例如可以通过材质节点是用来真实地实现物体实际的质地属性。同时也可以将绘制好的贴图通过节点输入指定给对应的物体，从而使物体具备真实的质感光泽，具备了色彩和纹理细节。在三维制作中，可以通过对光反应和纹理两个方面来模拟各种材质。其中，对光翻译包括表面颜色、表面是否粗糙、反射强度、是否为金属和是否透明，纹理则是指表面的花纹样式。

可选的，可以通过输入配置信息对模型资源类型、材质的获取途径以及材质的检索方式等参数预先进行配置。示例性的，资源类型可以是旧模型资源，也可以是新模型资源；材质的获取途径可以是全工程搜索旧材质，还可以是本地创建新材质；定义材质的检索方式可以是按材质名检索，还可以是按贴图名检索。本公开实施例在此不做限制。

可选的，在获取虚拟场景中的三维模型资源对应的资源文件后，可通过遍历资源文件，以清除一些无效格式的文件，提升资源文件的可用性。

可选的，还可以将过滤后的三维模型资源通过模型导入器(Model Imoprter)导入到unity引擎中，以便进行进一步的配置。示例性的，可以参照所输入的配置信息对生成材质的格式、命名规则、检索方式等参数进行进一步的配置。本公开实施例在此不做限制。

可选的，还可以通过调用网格渲染器(Mesh Renderer)组件的方法自动导入三维模型资源项目通用材质和着色器，以便实现对三维模型资源的渲染。

在一种可选的实施方式中，上述为三维模型资源创建材质或更新材质的步骤，可以包括：当三维模型资源没有自有材质时，创建预设默认材质；或当三维模型资源存在自有材质时，将三维模型资源的原有贴图进行分类和格式转换，为三维模型资源确定渲染管线所需的新的贴图；将新的贴图赋值到自有材质，以更新三维模型资源的材质。

当三维模型资源没有自有材质时，可以为三维模型资源创建预设默认材质；当三维模型资源存在自有材质时，可以对三维模型资源的自有材质进行更新，以便提升三维模型资源的材质质感。

其中，自有材质指的是三维模型资源所携带的原材质。

具体的，在对三维模型资源的自有材质进行更新时，可以将三维模型资源的原有贴图进行分类和格式转换，为三维模型资源确定渲染管线所需的新的贴图；并将新的贴图赋值到自有材质，以实现对三维模型资源的材质的更新，以便于增强三维模型资源的材质细节。

需要说明的是，渲染管线是一种混合延迟/前向瓦片/聚类渲染器。该管线可以提供若干基于物理的特性，并能适配相机正交视角渲染。并且还会使用实时光线追踪技术来综合提升画面效果，同时也能在制作阶段给予积极的正反馈效果，从而不断地进行迭代。其中，渲染管线所需的新的贴图可以包括以下一项或多项：遮罩贴图、法线贴图。

其中，遮罩贴图是将一张黑白遮罩图作为图案，能够将不同的颜色或贴图组合在一起的贴图，使用遮罩贴图可以在曲面上通过一种材质查看另一种材质。法线贴图就是在原物体的凹凸表面的每个点上均作法线，通过颜色通道来标记法线的方向。

此外，渲染管线所需的新的贴图还可以包括基础贴图，其中基础贴图可用于表征所述三维模型的基础外观特征。

其中，三维模型资源原有贴图可包括但不限于：粗糙度贴图、金属贴图、遮蔽贴图、细节贴图以及漫反射贴图等。

为三维模型资源确定渲染管线所需的新的贴图后，可将三维模型资源对应的原贴图数据删除，并将新的贴图数据赋值给材质，以实现三维模型资源材质的更新，以增强三维模型的材质感。

在一种可选的实施方式中，上述将三维模型资源的原有贴图进行分类和格式转换，为三维模型资源确定渲染管线所需的新的贴图时，具体可通过以下步骤来为三维模型资源生成遮罩贴图：将三维模型资源对应的粗糙度贴图转换为光滑度贴图；将三维模型资源对应的金属贴图、遮蔽贴图、细节贴图以及光滑度贴图进行混合，为三维模型资源生成新的遮罩贴图；其中，粗糙度贴图、金属贴图、遮蔽贴图以及细节贴图为三维模型资源原有贴图。

由于将三维模型资源的贴图进行分类时，三维模型资源的贴图会和引擎使用的通道可能不一样，因而需要将三维模型资源的“金属度”、“细节纹理”、“粗糙度”、“环境光遮蔽”贴图的单通道合并成为一张全新的遮罩贴图。以unity引擎，由于unity引擎使用的是“光滑度”，因而需要将三维模型资源的粗糙度进行矫正。

以unity引擎为例，由于unity引擎使用的是光滑度贴图，在三维模型资源的原有贴图不包含光滑度贴图时，可将其粗糙度贴图转换为光滑度贴图。示例性的，可将粗糙度开方后，再用1减去开方后的值，得到光滑度，进而实现粗糙度贴图至光滑度贴图的转换。

若三维模型资源原有贴图不包含粗糙度贴图时，可进一步通过以下步骤来生成三维模型资源对应的粗糙度贴图：基于三维模型资源对应的漫反射贴图，生成三维模型资源对应的粗糙度贴图；其中，漫反射贴图为三维模型资源原有贴图。

可选的，上述基于三维模型资源对应的漫反射贴图，生成三维模型资源对应的粗糙度贴图，具体可通过如图3所示的步骤来实现：

步骤S301，基于三维模型资源对应的漫反射贴图，确定漫反射贴图所对应的材质所属类别；

步骤S302，获取通用材质库中与材质所属类别相匹配的材质贴图；

步骤S303，将材质贴图与漫反射贴图混合，生成三维模型资源对应的粗糙度贴图。

在本公开实施例中，可预先确定通用材质种类(例如：木、石、布、瓦和墙等材质种类)，并基于这些通用材质种类创建一个通用材质库，将这些材质种类对应的材质贴图放在通用材质库中。

示例性的，可通过遍历三维模型资源，提取资源漫反射贴图里的材质名信息，将其归类为通用材质库中所包含的材质中的一种，得到漫反射贴图所对应的材质所属类别。接着，可读取通用材质库中与材质所属类别相匹配的材质贴图，通过特定计算规则将其与漫反射贴图进行混合，得到PBR(Physically Based Rendering，基于物理的渲染)贴图，并将所生成的PBR贴图赋值给三维模型资源，即可生成所述三维模型资源对应的粗糙度贴图。此时，三维模型资源根据自身漫反射贴图生成了高度物理的粗糙度贴图。

在一种可选的实施方式中，上述将三维模型资源的原有贴图进行分类和格式转换，为三维模型资源确定渲染管线所需的新的贴图时，具体可通过以下步骤来为三维模型资源生成法线贴图：基于三维模型资源对应的漫反射贴图，为三维模型资源生成法线贴图；其中，漫反射贴图为三维模型资源原有贴图。

由于漫反射贴图中包含模型表面的光照信息，因此，可以通过漫反射贴图数据来生成法线贴图。具体的，可将漫反射贴图转换为灰度图，即将漫反射贴图各像素从三个通道(例如：红、绿、蓝三个颜色通道)转换成一个通道；然后将灰度图来转化为法线贴图。

此外，为了便于贴图的应用，可以执行以下格式转换步骤：通过在着色器中进行平方运算，将三维模型资源各种贴图的原有格式转化为unity引擎可用的格式，以避免无误正确的呈现出模型效果图。此外，还可以将所输出的模型效果图进行反向解算，并通过开方运算，得到最终输出所需的贴图格式。

为三维模型资源生成相应的材质后，可继续执行以下步骤：

在步骤S220中，通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图。

可以使用unity引擎的高清渲染管线进行灯光制作。示例性的，可以制作需要的若干特殊的灯光效果，并将其批量应用于三维虚拟场景的各处。比如窗户、灯笼、纸伞的透光效果，整体环境反射补光效果、光线追踪的光照及阴影效果、GI(Global Illumination，全局光照)的间接光效果、后期处理效果、PBR材质的受光效果等，以进步提升灯光渲染的品质。

基于渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果后，可继续在unity引擎内通过Rendering Debugger工具查看unity引擎各个渲染阶段的通道信息，并将其通过渲染输出工具导出，得到灯光通道图。其中，Rendering Debugger是针对可编程渲染管线的渲染调试窗口，可以可视化灯光、渲染和材质属性，帮助开发者发现渲染问题,并优化场景和渲染配置。

针对不同的使用场景，在导出灯光通道图时，可以采用不同的处理方式。

若包括三维模型资源的虚拟场景对应的场景图像和灯光通道图是在图像处理软件(例如Photoshop)中进行叠加的，在一种可选的实施方式中，上述通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图，具体可通过以下步骤来实现：将预制作的灯光效果在渲染引擎中进行渲染，得到灯光效果渲染图；输出无光照通道渲染图，并将灯光效果渲染图与无光照通道渲染图进行叠加，得到灯光通道图。

其中，无光照通道渲染图可被用于叠加物理灯光效果。

若包括三维模型资源的虚拟场景对应的场景图像和灯光通道图是在二维引擎中进行叠加时，在一种可选的实施方式中，上述通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图，具体可通过以下步骤来实现：关掉平行光的渲染，将预制作的灯光效果分别输出漫反射通道数据、粗糙度通道数据和法线通道数据，得到灯光通道图。

需要说明的是，由于在通过二维引擎实现三渲二效果时，需要的是漫反射通道、粗糙度通道和法线通道，因而可以通过取消平行光的渲染，留下灯光效果，分别输出漫反射通道、粗糙度通道和法线通道这三个通道的数据，进而得到灯光通道图。

在一种可选的实施方式中，在将包括三维模型资源的虚拟场景对应的场景图像和灯光通道图进行叠加之前，还可以通过以下步骤生成虚拟场景对应的场景图像：控制用于拍摄虚拟场景的虚拟相机在虚拟场景中进行缩放和偏移，使得将虚拟场景以多个分块进行渲染；通过读取虚拟相机的渲染纹理，得到多个分块对应的块图像；将多个分块对应的块图像按照渲染顺序进行拼接，生成虚拟场景对应的初始场景图像。

虚拟相机可以直接获取到虚拟场景的画面，读取用于拍摄虚拟场景的虚拟相机的渲染纹理，可生成包含拍摄画面的场景图像。

通过控制虚拟相机的缩放，可使得虚拟相机以相同的分辨率获取虚拟场景的较小画面即获取虚拟场景的一个分块。控制虚拟相机的偏移，可获取虚拟场景其他部分的分块。每个分块所对应的场景画面可形成块图像。

由于控制虚拟相机的缩放和移动获取的都是虚拟场景的部分画面，则需要将获取的虚拟场景的多个小的分块对应的块图像进行拼接，形成较大的场景图像，即初始场景图像。

在一种可选的实施方式中，还可以通过以下步骤来生成虚拟场景对应的场景图像：读取用于拍摄虚拟场景的虚拟相机的渲染纹理，根据渲染纹理生成第一图像；基于第一图像，控制虚拟相机在虚拟场景中产生缩放和偏移，得到多个分块对应的块图像，使得第一图像以多个分块进行渲染；将多个分块对应的块图像在第一图像上进行拼接，生成虚拟场景对应的初始场景图像。

第一图像为虚拟摄像机在虚拟场景中所拍摄的大尺寸图像。

上述步骤中，通过相机的缩放和移动，将图像进行拼接，能够在一定程度上提升虚拟场景对应的场景图像的清晰度。

在一种可选的实施方式中，在生成虚拟场景对应的初始场景图像后，还可以执行以下步骤，以进一步提升场景图像的清晰度，尽可能保留材质细节：计算多个分块对应的块图像进行拼接时产生的连接缝隙区域；采用虚拟相机拍摄对包含连接缝隙区域进行拍摄，得到连接缝隙区域对应的衔接图像；基于连接缝隙区域的位置，在初始场景图像上叠加衔接图像，生成虚拟场景对应的最终场景图像。

其中，连接缝隙区域指的是相邻块图像之间的拼接区域。衔接图像指的是虚拟相机所拍摄的包含连接缝隙区域的图像。

由于块图像本质上是不同分块的图像，在拼接的过程中，可能会形成连接缝隙区域。可通过计算出连接缝隙区域的位置，控制虚拟相机采集这些连接缝隙区域所在位置的衔接图像。然后在初始场景图像上叠加衔接图像进行柔和过度，以得到虚拟场景对应的最终场景图像。在实际应用中，采用这种方式，可以将最高上限例如为4K分辨率的图像提升到8K～16K。

如图4所示提供了一种虚拟场景对应的场景图像生成流程图，具体包括以下步骤：

步骤S401，控制用于拍摄虚拟场景的虚拟相机在虚拟场景中进行缩放和偏移，使得将虚拟场景以多个分块进行渲染；

步骤S402，通过读取虚拟相机的渲染纹理，得到多个分块对应的块图像；

步骤S403，将多个分块对应的块图像按照渲染顺序进行拼接，生成虚拟场景对应的初始场景图像；

步骤S404，计算多个分块对应的块图像进行拼接时产生的连接缝隙区域；

步骤S405，采用虚拟相机拍摄对包含连接缝隙区域进行拍摄，得到连接缝隙区域对应的衔接图像；

步骤S406，基于连接缝隙区域的位置，在初始场景图像上叠加衔接图像，生成虚拟场景对应的最终场景图像。

通过在连接缝隙区域获取图像，能够避免提高图像分辨率过程中产生的过度不自然区域，进一步提高虚拟场景图像的精细度。

在步骤S230中，将包括三维模型资源的虚拟场景对应的场景图像和灯光通道图进行叠加，完成虚拟场景的灯光渲染。

在本公开实施例中，可以是通过图像处理软件或二维引擎进行叠加，本公开实施例在此不做限制。

在一种可选的实施方式中，上述将包括三维模型资源的虚拟场景对应的场景图像和灯光通道图进行叠加，完成虚拟场景的灯光渲染，可以通过以下步骤来实现：获取虚拟场景的相机比例，基于虚拟场景的相机比例将虚拟场景导入目标引擎，并获取虚拟场景在目标引擎中对应的第一相机比例；创建另一虚拟相机，确定另一虚拟相机的第二相机比例，另一虚拟相机用于对虚拟场景进行拍摄；根据第一相机比例和第二相机比例确定缩放比参数；根据缩放比参数，将包括三维模型资源的虚拟场景的图像和灯光通道图进行位置匹配后叠加。

需要说明的是，在将虚拟场景的图像和灯光通道图进行叠加时，需要完全对准，否则灯光效果和场景会出现错位。

虚拟场景的相机比例参数指的是虚拟场景对应的原场景画面显示尺寸参数。第一相机比例参数指的是虚拟场景导入目标引擎(如unity引擎)后对应的相机比例参数。第二相机比例参数指的是在unity引擎中所创建的另一虚拟相机对应的相机比例参数，该虚拟相机可用于对虚拟场景进行拍摄。

示例性的，可以先在三维动画软件(3dmx)中获取虚拟场景的相机比例，然后将虚拟场景整体导入unity引擎，这样就能获得虚拟场景在unity引擎中对应虚拟相机的参数。再创建另一虚拟相机，计算两者的参数比例关系，可以得到一个缩放比参数。然后获取到渲染输出结果的图片的分辨率，计算缩放比后，可将该缩放比导入图像处理软件。

通过获取缩放比参数，能够使在unity引擎中得到的渲染结果精确到像素地匹配到图像处理软件中的虚拟场景图像里，提高了叠加位置的正确性。

进一步的，本示例实施方式中，还提供了一种虚拟场景灯光渲染装置。参考图5所示，该虚拟场景灯光渲染装置500可以包括：

资源材质模块510，用于获取虚拟场景中的三维模型资源，为三维模型资源创建材质或更新材质；

灯光渲染模块520，用于通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图；

场景灯光模块530，用于将包括三维模型资源的虚拟场景对应的场景图像和灯光通道图进行叠加，完成虚拟场景的灯光渲染。

在一种可选的实施方式中，资源材质模块510，还包括：材质创建模块，用于当三维模型资源没有自有材质时，创建预设默认材质；或，材质更新模块，用于当三维模型资源存在自有材质时，将三维模型资源的原有贴图进行分类和格式转换，为三维模型资源确定渲染管线所需的新的贴图；将新的贴图赋值到自有材质，以更新三维模型资源的材质。

在一种可选的实施方式中，虚拟场景灯光渲染装置500中上述渲染管线所需的新的贴图可以包括以下一项或多项：遮罩贴图、法线贴图。

在一种可选的实施方式中，材质更新模块中，还可以包括：遮罩贴图生成模块，可以被配置为：将三维模型资源对应的粗糙度贴图转换为光滑度贴图；将三维模型资源对应的金属贴图、遮蔽贴图、细节贴图以及光滑度贴图进行混合，为三维模型资源生成新的遮罩贴图；其中，粗糙度贴图、金属贴图、遮蔽贴图以及细节贴图为三维模型资源原有贴图。

在一种可选的实施方式中，若三维模型资源原有贴图不包含粗糙度贴图时，材质更新模块中，还可以包括：粗糙度生成模块，用于基于三维模型资源对应的漫反射贴图，生成三维模型资源对应的粗糙度贴图；其中，漫反射贴图为三维模型资源原有贴图。

在一种可选的实施方式中，粗糙度生成模块，可以被配置为：基于三维模型资源对应的漫反射贴图，确定漫反射贴图所对应的材质所属类别；获取通用材质库中与材质所属类别相匹配的材质贴图；将材质贴图与漫反射贴图混合，生成三维模型资源对应的粗糙度贴图。

在一种可选的实施方式中，材质更新模块中，还可以包括：法线贴图生成模块，用于基于三维模型资源对应的漫反射贴图，为三维模型资源生成法线贴图；其中，漫反射贴图为三维模型资源原有贴图。

在一种可选的实施方式中，在将包括三维模型资源的虚拟场景对应的场景图像和灯光通道图进行叠加之前，虚拟场景灯光渲染装置500，还包括：场景分块模块，用于控制用于拍摄虚拟场景的虚拟相机在虚拟场景中进行缩放和偏移，使得将虚拟场景以多个分块进行渲染；块图像生成模块，用于通过读取虚拟相机的渲染纹理，得到多个分块对应的块图像；第一图像拼接模块，用于将多个分块对应的块图像按照渲染顺序进行拼接，生成虚拟场景对应的初始场景图像。

在一种可选的实施方式中，拟场景灯光渲染装置500，还包括：缝隙区域确定模块，用于计算多个分块对应的块图像进行拼接时产生的连接缝隙区域；衔接图像生成模块，用于采用虚拟相机拍摄对包含连接缝隙区域进行拍摄，得到连接缝隙区域对应的衔接图像；第二图像拼接模块，用于基于连接缝隙区域的位置，在初始场景图像上叠加衔接图像，生成虚拟场景对应的最终场景图像。

在一种可选的实施方式中，上述灯光渲染模块520可以被配置为：将预制作的灯光效果在引擎中进行渲染，得到灯光效果渲染图；输出无光照通道渲染图，并将灯光效果渲染图与无光照通道渲染图进行叠加，得到灯光通道图。

在一种可选的实施方式中，上述灯光渲染模块520，还可以被配置为：关掉平行光的渲染，将预制作的灯光效果分别输出漫反射通道、粗糙度通道和法线通道，得到灯光通道图。

在一种可选的实施方式中，场景灯光模块530，可以被配置为：获取虚拟场景的相机比例，基于虚拟场景的相机比例将虚拟场景导入目标引擎，并获取虚拟场景在目标引擎中对应的第一相机比例；创建另一虚拟相机，确定另一虚拟相机的第二相机比例，另一虚拟相机用于对虚拟场景进行拍摄；根据第一相机比例和第二相机比例确定缩放比参数；根据缩放比参数，将包括三维模型资源的虚拟场景的图像和灯光通道图进行位置匹配后叠加。

上述虚拟场景灯光渲染装置500中各部分的具体细节在方法部分实施方式中已经详细说明，未披露的细节内容可以参见方法部分的实施方式内容，因而不再赘述。

本公开的示例性实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述虚拟场景灯光渲染方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在电子设备上运行时，程序代码用于使电子设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。该程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在电子设备，例如个人电脑上运行。然而，本公开的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。

程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

本公开的示例性实施方式还提供了一种能够实现上述虚拟场景灯光渲染方法的电子设备。下面参照图6来描述根据本公开的这种示例性实施方式的电子设备600。图6显示的电子设备600仅仅是一个示例，不应对本公开实施方式的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，电子设备600可以以通用计算设备的形式表现。电子设备600的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元610、至少一个存储单元620、连接不同***组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630和显示单元640。

存储单元620存储有程序代码，程序代码可以被处理单元610执行，使得处理单元610执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤：

具体的，计算机可读存储介质上所存储的程序产品可使电子设备执行以下步骤：

获取虚拟场景中的三维模型资源，为三维模型资源创建材质或更新材质；

通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图；

将包括三维模型资源的虚拟场景对应的场景图像和灯光通道图进行叠加，完成虚拟场景的灯光渲染。

在一种可选的实施方式中，上述为三维模型资源创建材质或更新材质的步骤，包括：当三维模型资源没有自有材质时，创建预设默认材质；或当三维模型资源存在自有材质时，将三维模型资源的原有贴图进行分类和格式转换，为三维模型资源确定渲染管线所需的新的贴图；将新的贴图赋值到自有材质，以更新三维模型资源的材质。

在一种可选的实施方式中，上述渲染管线所需的新的贴图包括以下一项或多项：遮罩贴图、法线贴图。

在一种可选的实施方式中，上述将三维模型资源的原有贴图进行分类和格式转换，为三维模型资源确定渲染管线所需的新的贴图，可通过以下步骤来实现：将三维模型资源对应的粗糙度贴图转换为光滑度贴图；将三维模型资源对应的金属贴图、遮蔽贴图、细节贴图以及光滑度贴图进行混合，为三维模型资源生成新的遮罩贴图；其中，粗糙度贴图、金属贴图、遮蔽贴图以及细节贴图为三维模型资源原有贴图。

在一种可选的实施方式中，上述若三维模型资源原有贴图不包含粗糙度贴图时，还可以执行以下步骤：基于三维模型资源对应的漫反射贴图，生成三维模型资源对应的粗糙度贴图；其中，漫反射贴图为三维模型资源原有贴图。

在一种可选的实施方式中，上述基于三维模型资源对应的漫反射贴图，生成三维模型资源对应的粗糙度贴图，可通过以下步骤来实现：基于三维模型资源对应的漫反射贴图，确定漫反射贴图所对应的材质所属类别；获取通用材质库中与材质所属类别相匹配的材质贴图；将材质贴图与漫反射贴图混合，生成三维模型资源对应的粗糙度贴图。

在一种可选的实施方式中，上述将三维模型资源的原有贴图进行分类和格式转换，为三维模型资源确定渲染管线所需的新的贴图，可通过以下步骤来实现：基于三维模型资源对应的漫反射贴图，为三维模型资源生成法线贴图；其中，漫反射贴图为三维模型资源原有贴图。

在一种可选的实施方式中，在将包括三维模型资源的虚拟场景对应的场景图像和灯光通道图进行叠加之前，还可以执行以下步骤：控制用于拍摄虚拟场景的虚拟相机在虚拟场景中进行缩放和偏移，使得将虚拟场景以多个分块进行渲染；通过读取虚拟相机的渲染纹理，得到多个分块对应的块图像；将多个分块对应的块图像按照渲染顺序进行拼接，生成虚拟场景对应的初始场景图像。

在一种可选的实施方式中，还可以执行以下步骤：计算多个分块对应的块图像进行拼接时产生的连接缝隙区域；采用虚拟相机拍摄对包含连接缝隙区域进行拍摄，得到连接缝隙区域对应的衔接图像；基于连接缝隙区域的位置，在初始场景图像上叠加衔接图像，生成虚拟场景对应的最终场景图像。

在一种可选的实施方式中，上述通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图，可通过以下步骤来实现：将预制作的灯光效果在引擎中进行渲染，得到灯光效果渲染图；输出无光照通道渲染图，并将灯光效果渲染图与无光照通道渲染图进行叠加，得到灯光通道图。

在一种可选的实施方式中，上述通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图，可通过以下步骤来实现：关掉平行光的渲染，将预制作的灯光效果分别输出漫反射通道、粗糙度通道和法线通道，得到灯光通道图。

在一种可选的实施方式中，上述将包括三维模型资源的虚拟场景对应的场景图像和灯光通道图进行叠加，完成虚拟场景的灯光渲染，可通过以下步骤来实现：获取虚拟场景的相机比例，基于虚拟场景的相机比例将虚拟场景导入目标引擎，并获取虚拟场景在目标引擎中对应的第一相机比例；创建另一虚拟相机，确定另一虚拟相机的第二相机比例，另一虚拟相机用于对虚拟场景进行拍摄；根据第一相机比例和第二相机比例确定缩放比参数；根据缩放比参数，将包括三维模型资源的虚拟场景的图像和灯光通道图进行位置匹配后叠加。

实施本公开实施例的技术方案，一方面，可以根据不同的虚拟场景的资源，确定材质，能够提高灯光渲染中虚拟场景的材质细节以及虚拟场景的显示精细度；另一方面，通过灯光烘培并添加预制作的灯光效果，来与虚拟场景进行叠加，可以提高虚拟场景灯光渲染的效率。可以提高虚拟场景灯光渲染的显示精细度和仿真度。

存储单元620可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)621和/或高速缓存存储单元622，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)623。

存储单元620还可以包括具有一组(至少一个)程序模块625的程序/实用工具624，这样的程序模块625包括但不限于：操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线630可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、***总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备600也可以与一个或多个外部设备700(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备600交互的设备通信，和/或与使得该电子设备600能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器660通过总线630与电子设备600的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备600使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开示例性实施方式的方法。

此外，上述附图仅是根据本公开示例性实施方式的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的示例性实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

所属技术领域的技术人员能够理解，本公开的各个方面可以实现为***、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“***”。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施方式。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施方式仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限定。

Claims (15)

1.一种虚拟场景灯光渲染方法，其特征在于，所述方法包括：

获取虚拟场景中的三维模型资源，为所述三维模型资源创建材质或更新材质；

通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图；

将包括所述三维模型资源的虚拟场景对应的场景图像和所述灯光通道图进行叠加，完成所述虚拟场景的灯光渲染。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为所述三维模型资源创建材质或更新材质的步骤，包括：

当所述三维模型资源没有自有材质时，创建预设默认材质；或

当所述三维模型资源存在自有材质时，将所述三维模型资源的原有贴图进行分类和格式转换，为所述三维模型资源确定所述渲染管线所需的新的贴图；

将所述新的贴图赋值到所述自有材质，以更新所述三维模型资源的材质。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述渲染管线所需的新的贴图包括以下一项或多项：遮罩贴图、法线贴图。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述三维模型资源的原有贴图进行分类和格式转换，为所述三维模型资源确定所述渲染管线所需的新的贴图，包括：

将所述三维模型资源对应的粗糙度贴图转换为光滑度贴图；

将所述三维模型资源对应的金属贴图、遮蔽贴图、细节贴图以及光滑度贴图进行混合，为所述三维模型资源生成新的遮罩贴图；

其中，所述粗糙度贴图、所述金属贴图、所述遮蔽贴图以及所述细节贴图为所述三维模型资源原有贴图。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，若所述三维模型资源原有贴图不包含粗糙度贴图时，所述方法还包括：

基于所述三维模型资源对应的漫反射贴图，生成所述三维模型资源对应的粗糙度贴图；

其中，所述漫反射贴图为所述三维模型资源原有贴图。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述三维模型资源对应的漫反射贴图，生成所述三维模型资源对应的粗糙度贴图，包括：

基于所述三维模型资源对应的漫反射贴图，确定所述漫反射贴图所对应的材质所属类别；

获取通用材质库中与所述材质所属类别相匹配的材质贴图；

将所述材质贴图与所述漫反射贴图混合，生成所述三维模型资源对应的粗糙度贴图。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述三维模型资源的原有贴图进行分类和格式转换，为所述三维模型资源确定所述渲染管线所需的新的贴图，包括：

基于所述三维模型资源对应的漫反射贴图，为所述三维模型资源生成法线贴图；

其中，所述漫反射贴图为所述三维模型资源原有贴图。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将包括所述三维模型资源的虚拟场景对应的场景图像和所述灯光通道图进行叠加之前，所述方法还包括：

控制用于拍摄所述虚拟场景的虚拟相机在所述虚拟场景中进行缩放和偏移，使得将所述虚拟场景以多个分块进行渲染；

通过读取所述虚拟相机的渲染纹理，得到所述多个分块对应的块图像；

将所述多个分块对应的块图像按照渲染顺序进行拼接，生成所述虚拟场景对应的初始场景图像。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

计算所述多个分块对应的块图像进行拼接时产生的连接缝隙区域；

采用所述虚拟相机拍摄对包含所述连接缝隙区域进行拍摄，得到所述连接缝隙区域对应的衔接图像；

基于所述连接缝隙区域的位置，在所述初始场景图像上叠加所述衔接图像，生成所述虚拟场景对应的最终场景图像。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图，包括：

将所述预制作的灯光效果在引擎中进行渲染，得到灯光效果渲染图；

输出无光照通道渲染图，并将所述灯光效果渲染图与所述无光照通道渲染图进行叠加，得到灯光通道图。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图，包括：

关掉平行光的渲染，将所述预制作的灯光效果分别输出漫反射通道、粗糙度通道和法线通道，得到灯光通道图。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将包括所述三维模型资源的虚拟场景对应的场景图像和所述灯光通道图进行叠加，完成所述虚拟场景的灯光渲染，包括：

获取虚拟场景的相机比例，基于所述虚拟场景的相机比例将所述虚拟场景导入目标引擎，并获取所述虚拟场景在所述目标引擎中对应的第一相机比例；

创建另一虚拟相机，确定所述另一虚拟相机的第二相机比例，所述另一虚拟相机用于对所述虚拟场景进行拍摄；

根据所述第一相机比例和所述第二相机比例确定缩放比参数；

根据所述缩放比参数，将包括所述三维模型资源的所述虚拟场景的图像和所述灯光通道图进行位置匹配后叠加。

13.一种虚拟场景灯光渲染装置，其特征在于，所述装置包括：

资源材质模块，用于获取虚拟场景中的三维模型资源，为所述三维模型资源创建材质或更新材质；

灯光渲染模块，用于通过渲染管线进行灯光烘培并添加预制作的灯光效果，得到灯光通道图；

场景灯光模块，用于将包括所述三维模型资源的所述虚拟场景对应的场景图像和所述灯光通道图进行叠加，完成所述虚拟场景的灯光渲染。

14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1～12中任一项所述的虚拟场景灯光渲染方法。

15.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1～12中任一项所述的虚拟场景灯光渲染方法。

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