專利名稱：用于實時渲染帶有全局光照的可變形幾何形狀的系統(tǒng)和方法
技術領域：

本申請要求2006年7月24日提交的美國臨時申請第60833180號的權益，并通過引用將其結合到本文中。

背景技術：

一般來說，本發(fā)明涉及經(jīng)受全局光照的動態(tài)場景的計算機圖形渲染，更具體來說，涉及帶有全局光照計算的屏蔽的復雜(complex)可變形幾何形狀的實時渲染，以便獲得逼真的場景光照。

逼真地渲染計算機生成的圖形圖像的一個關鍵要求是精確計算在圖像場景內(nèi)的各個元素表面當中的相互依賴的光分布。為了解決場景光照的精確合成，已經(jīng)開發(fā)了多種基于物理學的全局光照技術。這些技術包括光能傳遞(radiosity)、光線跟蹤以及光子映射，它們通過直接仿真一組三維環(huán)境內(nèi)的光分布的物理現(xiàn)象來趨近逼真的圖像渲染。基于物理學的全局光照技術的許多理論和實踐實施問題在Philip Dutre、Philippe Bekaert和Kavita Bala、AK Peters公司的Advanced Global Illumination(高級全局光照)(2003年7月)中進行了探討。

已知的基于物理學的全局光照技術的原則上的限制在于基于物理學仿真在計算上的密集度。即便對復雜度適中的場景實施仿真的算法的計算要求遠遠超出可用的顯示幀速率。諸如減少仿真精確度的折衷直接影響到所渲染場景的逼真度。諸如預先計算靜態(tài)元素的光分布的其它折衷已經(jīng)進行了探討。不幸的是，除了小部分典型場景之外的所有場景都要靜態(tài)地預先計算，以便實現(xiàn)可用的幀速率。每當在整個場景內(nèi)重新定位任何動態(tài)元素時，這都導致相當明顯的照明不精確性。即使在通用中央處理單元(CPU)和外設圖形處理單元(GPU)的處理性能上有實質(zhì)性的改進的情況下，已知的基于物理學的全局光照技術通常被認為在計算上昂貴地實現(xiàn)完全動態(tài)的場景的實時渲染。

因此，需要完全能夠?qū)崟r渲染完全動態(tài)的場景的基于物理學的全局照明技術。


發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的總的目的是提供能夠支持實時地全場景逼真渲染復雜可變形幾何形狀的有效的基于物理學的全局光照技術。這在本發(fā)明中通過提供表示包含可變形幾何形狀的場景、用于實時地在顯示設備上顯示的圖像數(shù)據(jù)幀的順序產(chǎn)生來實現(xiàn)。對以動畫順序表示包含可變形幾何形狀的場景的一系列幀計算幀動畫數(shù)據(jù)。幀動畫數(shù)據(jù)包括描述在場景內(nèi)出現(xiàn)的圖形元素的三維表面的控制網(wǎng)格的頂點屬性。基于幀動畫數(shù)據(jù)，為控制網(wǎng)格的各個多邊形計算相應的光照值，以便確定場景的全局光照。對于幀動畫數(shù)據(jù)的每個幀集合，迭代地執(zhí)行該計算，直到實現(xiàn)全局光照的符合要求的收斂為止。在每次迭代中，基于在前一次迭代中確定的幀-幀相干多邊形光照值來確定相應的光照值。在由實時幀速率定義的幀-幀間隔內(nèi)實現(xiàn)符合要求的收斂。

本發(fā)明的一個優(yōu)點在于，公開的全局光照技術使得能夠?qū)崟r計算全局光照以便以高的幀速率逼真地渲染動畫場景，這些動畫場景基本上表示完全可變形的幾何形狀。

本發(fā)明的另一優(yōu)點在于，全局光照基于物理學的仿真的計算有效地利用具有多遍的幀速率同步的收斂級數(shù)，其中每遍利用對反射和遮蔽兩者的光貢獻的單一計算。利用幀-幀相干性來實現(xiàn)更快收斂，以便改進全局光照的計算。全局光照技術還使得能夠優(yōu)化均衡地使用中央處理器和圖形處理器資源來獲得可變形幾何形狀的實時渲染。

本發(fā)明的另一優(yōu)點在于，全局光照基于物理學的仿真利用依賴于表面特征的定向光照數(shù)據(jù)來增強表面光照逼真度。定向光照數(shù)據(jù)經(jīng)實時計算，并將法線擾動表面數(shù)據(jù)有效地編碼以便允許有效渲染凹凸貼圖、法線貼圖以及位移貼圖的受全局光照的表面。

本發(fā)明的又一優(yōu)點在于，全局光照技術保留對凹凸貼圖、法線貼圖以及位移貼圖的完全支持。均勻光值和標準值的雙二次內(nèi)插的實施允許實時地有效渲染細分表面。使用Bezier面片(patch)有效地逼近Catmull-Clark細分表面，從而實現(xiàn)對可變形幾何形狀的實時逼真渲染。

本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于，定向表面光照數(shù)據(jù)可用在全局光照技術中以便實現(xiàn)受光照的表面材質(zhì)的逼真渲染，具體來說包括逼真的鏡面光照效果。




圖1是適于實施本發(fā)明優(yōu)選實施例的計算機圖形顯示系統(tǒng)體系結構的框圖。

圖2是適合用于實施本發(fā)明優(yōu)選實施例的計算機圖形渲染管線的高級框圖。

圖3A和圖3B是本發(fā)明優(yōu)選實施例中使用的紋理和象限(quadrant)可見度貼圖數(shù)據(jù)存儲結構的示意圖。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的半球象限面心法線的單個四元組(quad)配置。

圖5A和5B是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例定義的示例圖形場景元素的正交標高截面圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例示出計算得出的比較臨近表面幾何形狀的紋元(texel)的光照的半球象限的頂視圖。

圖7示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例由中央處理單元執(zhí)行的圖形處理應用控制流程。

圖8示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例由圖形處理單元執(zhí)行的渲染控制流程。

圖9是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例通過多邊形表面光照值的單遍計算處理的多邊形光照關系的圖。

圖10示出結合本發(fā)明優(yōu)選實施例使用的控制網(wǎng)格的一部分。

圖11示出結合本發(fā)明優(yōu)選實施例使用的帶有內(nèi)插控制點的示例控制網(wǎng)格多邊形。

圖12示出結合本發(fā)明優(yōu)選實施例使用的帶有雙三次Bezier控制點的示例控制網(wǎng)格多邊形。

圖13提供結合本發(fā)明優(yōu)選實施例使用的Bezier面片坐標數(shù)據(jù)結構的表示。

圖14A和14B示出結合本發(fā)明優(yōu)選實施例使用的雙三次和雙二次內(nèi)插光強度分布功能。

具體實施例方式
本發(fā)明提供一種尤其適于實時渲染經(jīng)受全局光照的復雜可變形幾何形狀的計算機圖形系統(tǒng)。出于以下論述的目的，可變形幾何形狀理解為包含具有多個圖形元素的圖像或場景，這些圖形元素可進一步跨越可變形幾何形狀的實時前進的一個或多個幀獨立地運動。實時的條件類似地理解為包含以每秒鐘超過二十幀、更典型地是超過每秒鐘二十五幀的幀速率渲染包含可顯著變形的幾何形狀的場景。本發(fā)明的實施例能夠以每秒鐘六十幀渲染復雜的可完全變形的動畫場景。雖然使用本發(fā)明包含的技術的完整補充可容易地產(chǎn)生高質(zhì)量、逼真渲染的經(jīng)受全局光照的場景，但相關領域技術人員將容易理解并意識到，可接受的實時和逼真渲染的場景可通過本文描述的技術的有限的多種組合或者不使用這些組合而在適當?shù)牟僮饔蛑袑崿F(xiàn)。

圖1示出適于實施本發(fā)明的優(yōu)選計算機系統(tǒng)10實施例。通用中央處理單元(CPU)12通過高速總線控制器14互操作以便訪問主存儲器16并且管理多個輸入/輸出(I/O)設備18?？偩€控制器還使得能夠通過CPU 12命令和控制專用圖形處理單元(GPU)20、在CPU 12和GPU 20之間傳送數(shù)據(jù)、并且進行至/自主存儲器16的直接存儲器存取傳送。本地高速圖形存儲器22提供數(shù)據(jù)存儲和對計算和數(shù)據(jù)密集的GPU 20的操作的支持。由GPU 20生成的渲染圖像輸出到常規(guī)的顯示設備24。

如圖2中所示，在GPU 20內(nèi)，相關部分中的圖形數(shù)據(jù)處理管線30包括頂點屏蔽器(shader)32、光柵化器(rasterizer)24和像素屏蔽器36。概括來講，頂點屏蔽器32對表征表示當前場景內(nèi)的元素的低分辨率網(wǎng)格的頂點的頂點屬性38進行操作，以便生成高分辨率網(wǎng)格，然后將高分辨率網(wǎng)格光柵化以生成圖像像素陣列。通常，像素屏蔽器對陣列中的每個像素進行操作，以便將渲染圖像像素陣列中的紋理和屏蔽效果應用到輸出幀緩沖器40。取決于GPU 20的特定實施以及圖形存儲器22的大小，可將各種紋理貼圖(map)42從主存儲器16上載到圖形存儲器22，并且全部或部分地在圖形引擎20中進一步緩存，以便取決于表示可變形幾何形狀所需的當前計算操作而按需使用。

根據(jù)本發(fā)明，還使一個或多個象限可見度貼圖44能夠由像素屏蔽器36訪問。就圖形引擎20所進行的上載和數(shù)據(jù)管理而言，優(yōu)選將象限可見度貼圖44作為紋理貼圖42來對待。象限可見度貼圖44與紋理貼圖42的實質(zhì)區(qū)別在于這些貼圖所保持的數(shù)據(jù)的性質(zhì)。如圖3A概括性地示出，紋理貼圖42按照常規(guī)存儲四個8位值的重復模式，其中每個四元組表示對應紋元的紅(R)、綠(G)和藍(B)色值以及α透明度值。圖3B示出象限可見度貼圖44的優(yōu)選數(shù)據(jù)內(nèi)容，其包含四個8位分量(V0-V3)的重復模式，其中每個分量表示在該點可從表面看到的對應象限的百分比。

圖4中示出半球象限的優(yōu)選的單個四元組配置50。出于本發(fā)明的目的，半球象限在四個矢量N0＝(N+T1)、N1＝(N+T2)、N2＝(N-T1)以及N3＝(N-T2)的方向上集中在一起，其中N是表面法線，而T1和T2是正交表面切矢量。四元組配置優(yōu)選為使得能夠相對于所引起的所需計算開銷實現(xiàn)高得多的逼真度。另外，按照常規(guī)實施的圖形引擎20對存儲器轉(zhuǎn)換和對四元組估值的紋理貼圖42的操作提供直接硬件支持?？深A期其它數(shù)量(n≥2)的可見度矢量。具體而言，三矢量集合允許為每個紋元對條件數(shù)據(jù)值或其它數(shù)據(jù)值進行編碼。也可預期組織成用于表示八個半球部分或四個半球象限的兩層細分的八矢量集合。優(yōu)選地，可組合地解析矢量集合以便使用常規(guī)照明計算法來計算適于屏蔽操作(shading operation)的受擾表面法線，從而避免需要單獨的法線、梯度或凹凸貼圖。四元組矢量集合的受擾表面法線通過下式確定 Ns＝normalize(N0·r+N1·g+N2·b+N3·α) 式1
其中r、g、b和α是象限可見度貼圖44的四個分量，而N0、N1、N2和N3是四個象限矢量。

優(yōu)選地，除了受擾法線方向之外，基于從元素的相鄰表面幾何形狀確定的象限的相對吸收(occlusion)來預先計算該元素的象限可見度貼圖44。如圖5A所示，元素表面標高60的示例性第一截面圖演示了與關于低分辨率元素表面64和對應的高分辨率元素表面66定義的紋元62相關的吸收確定。使元素64在全局圖像空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)，小吸收的表面特征與N0象限相關聯(lián)，而對應的N2象限發(fā)生了可忽略不計的吸收。如圖5B中所示，元素表面標高(elevation)60的正交截面演示了對應于N1象限的中等吸收以及N3象限的相當大的吸收。

特定象限的具體吸收程度可沿法線計算，或者優(yōu)選地，可從關于象限的表面幾何形狀的三維分析來計算。優(yōu)選地，只有在紋元62的表面法線上方定義的半球中的高分辨率表面幾何形狀被認為適合用于避免不必要的自遮蔽(self-shadowing)。如圖6中所示，為每個象限72、74、76、78確定紋元62的表面幾何形狀吸收的效果，圖中用百分比曝光值示例性地示出。然后，對于該紋元，將歸一化的8位表示值編碼為元素對應的象限可見度貼圖44。

根據(jù)本發(fā)明，使用CPU 12和GPU 20的組合計算能力來對經(jīng)受全局光照的復雜可變形幾何形狀執(zhí)行實時渲染。通過在CPU 12上執(zhí)行圖形處理應用來執(zhí)行高級動畫處理，而在GPU 20上執(zhí)行相對比較低級的全局光照和有關的像素屏蔽操作。如圖7中由圖形處理應用控制流程80概括性地示出，在逐個幀的基礎上迭代地執(zhí)行動畫處理。在每次幀動畫迭代中，以常規(guī)方式計算82場景內(nèi)的可變形幾何形狀元素的動態(tài)動畫，以定義場景內(nèi)的元素的控制網(wǎng)格的頂點位置。接著，通常根據(jù)基于物理學的仿真的確定，例如源于元素交互，可進一步修改84控制網(wǎng)格頂點位置。然后，通常在主存儲器16中生成或更新86表示控制網(wǎng)格頂點的頂點數(shù)據(jù)集合。將頂點數(shù)據(jù)集合保存在主存儲器16中，直到GPU 20執(zhí)行幀同步88，其中直接存儲器存取傳送將頂點數(shù)據(jù)集合復制90到圖形存儲器22中。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，圖形處理應用控制流程80按照并行管線先執(zhí)行一個幀，然后通過GPU 20渲染該幀。如圖8中概括性地示出，在GPU 20上執(zhí)行的優(yōu)選渲染控制流程100獲取102表示初始場景圖像的初始頂點數(shù)據(jù)集合90。為了根據(jù)本發(fā)明計算全局光照，將光照表106構建成包含控制網(wǎng)格內(nèi)的每個多邊形表面的光照值。在目前優(yōu)選的實施例中，構造光照表106用于由GPU 20作為紋理貼圖42實例來操控。初始化光照表106，將有源發(fā)光表面(active glowsurface)集合初始化為對應的動畫確定的正的常量值，而將無源表面集合初始化為零光照值。

隨后，基于所提供的全局圖像空間中的控制網(wǎng)格頂點位置處理108頂點數(shù)據(jù)集合，以便產(chǎn)生包含每個多邊形或者面的中心點以及對應的多邊形區(qū)域的面數(shù)據(jù)(face data)集合以及每個多邊形的法表面矢量和切表面矢量。隨后執(zhí)行110多邊形表面光照值的單遍計算(single-pass computation)，光照結果記錄在光照值表106中。重復112單遍計算110，直到獲得符合要求的收斂為止。在對統(tǒng)計地選擇的多邊形或基于定義的視點(viewpoint)選擇的多邊形子集全局考慮的情況下，當光照表值的變化小于定義的閾值時，可確定符合要求的收斂。優(yōu)選地，達到收斂的迭代次數(shù)是有上限的或者簡單地設為固定值。在目前優(yōu)選的實施例中，初始場景的收斂迭代的上限為五次，而隨后的收斂迭代固定為一次。在典型應用中，根據(jù)經(jīng)驗確定五個初始迭代的上限限制以便對單個初始幀實現(xiàn)充足的逼真度。根據(jù)本發(fā)明，通過在產(chǎn)生光照表值時利用幀-幀相干性，正在進行使用的每幀一次迭代的上限限制不是收斂的函數(shù)極限。更確切來講，幀-幀相干性的優(yōu)選使用導致有效的無限迭代收斂級數(shù)，其趨于隨著幀速率增大而在精度方面有所改進。

一旦實現(xiàn)了符合要求的收斂112，便使用例如常規(guī)的Catmull-Clark細分算法來計算114控制網(wǎng)格的最終鋪嵌(tessellation)。然后，使用116改進并優(yōu)選的雙二次而不是常規(guī)的雙線性光照分布算法來確定入射光在各個細分表面上的函數(shù)反射比。隨后，根據(jù)需要，還將細分表面按照常規(guī)進一步簡化為三角形，然后光柵化118這些三角形以產(chǎn)生圖像像素陣列。接著計算120各個像素的光照值，然后將渲染的圖像幀122釋放到顯示器24的幀緩沖器中。最后，取決于幀速率計時，GPU 20將執(zhí)行幀同步88以便檢索表示將要迭代地渲染的下一個動畫幀圖像的下一個頂點數(shù)據(jù)集合90。

根據(jù)本發(fā)明，每次迭代執(zhí)行多邊形表面光照值的單遍計算110用于估計從所有其它多邊形到達當前場景內(nèi)的元素的控制網(wǎng)格中的每個多邊形中心的光的總量。單遍計算技術是對在第14章中介紹的漫射光傳輸系統(tǒng)的改進Dynamic Ambient Occlusion and IndirectLighting(Michael Bunnel)of GPU Gems 2，Addison-Wesley，2005。雖然現(xiàn)有技術的光傳輸系統(tǒng)需要在一遍離散光分布之后進行多遍遮蔽以便計算間接光的每次反彈(bounce)，但是本發(fā)明的單遍計算技術有利地包括光照和遮蔽值貢獻(contribution)，從而允許在控制網(wǎng)格所定義的多邊形的集合上進行計算上有效的單遍求和操作。

在每次迭代中，給定多邊形的入射光估計是由有源發(fā)光多邊形表面所輻射的光的總和，即表示照在多邊形上的區(qū)域光、從其它受照多邊形反射到該多邊形的光和來自遮蔽多邊形的吸收光的總和。輻射光和反射光表示正的光照貢獻，而吸收光作為負的貢獻處理。根據(jù)本發(fā)明，多邊形表面光照值的每個單遍計算110包含輻射和吸收照明效果。通過迭代地更新光照值表106，累積了多次光反彈的貢獻。

為了計算來自發(fā)射器多邊形的接收器多邊形的入射光照，優(yōu)選使用圓盤-圓盤輻射傳送近似的形狀因數(shù)的變量。假定V是從接收器多邊形的中心到發(fā)射器多邊形的中心的矢量，A是發(fā)射器多邊形的面積，NE是發(fā)射器多邊形的歸一化法線，而NR是接收器多邊形的歸一化法線，則輻射形狀因數(shù)F如下式給定 式2
可以使用如下叉積來計算帶有頂點v0、v1、v2、v3的四邊形多邊形的法線 N＝(v1-v0十v2-v3)×(v3-v0+v2-v1)式3
可通過使用v0替代v3來將同一等式用于三角形多邊形。面積A是法線的長度 式4
到達接收器多邊形的中心的光量LR按照下式計算 式5
其中所有的E(“all E”)是控制網(wǎng)格中除了正在計算其光值LR的接收器多邊形以外的所有多邊形的集合；假定發(fā)射器多邊形是區(qū)域光的部分，則GE是發(fā)射器多邊形的發(fā)光強度；CE是發(fā)射器多邊形的色彩；假定發(fā)射器多邊形是反射表面，則LE是從緊鄰的前一次迭代確定的發(fā)射器多邊形接收的估計光量，或者在不存在前一次迭代時為零；并且LE和LR均具有適于支持彩色光和表面的紅、綠和藍色分量。在發(fā)射器多邊形背對接收器多邊形時，認為接收器多邊形將被發(fā)射器多邊形遮蔽。該發(fā)射器多邊形的光貢獻作為負的光值被求和。LR的負的分量光照值強制為零。

圖9提供通過多邊形表面光照值的單遍計算110處理的多邊形光照關系的示例性圖示130。如圖所示，由區(qū)域132表示的接收器多邊形受到由區(qū)域134表示的發(fā)光強度固定的多邊形發(fā)射器的有源照射，受到多邊形發(fā)射器區(qū)域136的遮蔽，并受到多邊形發(fā)射器區(qū)域138的無源照射。對于單遍計算多邊形表面光照值110的給定迭代，將發(fā)射器區(qū)域134、136、138的光照值設定為在前一次迭代中確定的值。對于初始幀，先前值為零。對于隨后幀的第一次迭代，先前值是為緊鄰的前一個幀確定的最終光照值。當對單個幀執(zhí)行多次迭代時，優(yōu)選地，僅在當前迭代完成時才更新先前迭代光照值。

對于圖9示出的示例性配置，為區(qū)域132計算的當前迭代光照值將是LR 140、LR 144和LR 148的總和。對于初始幀的初始迭代，區(qū)域132的光照值將等于LR 140。在該迭代中，LR 144和LR 148對區(qū)域132的貢獻為零，原因在于對應的發(fā)射器區(qū)域136和138是無源的。然而，區(qū)域136的光照值將為LR 142，而區(qū)域138的光照值將保持為零，原因在于區(qū)域132也作為無源發(fā)射器。在下一次迭代中，區(qū)域136貢獻出量值取決于LR 142的負的光照值LR 144。進一步優(yōu)選地，負的光照值LR 144作為合適的陰影表示均等地散布在色彩分量上。因為非零LR 146具有取決于區(qū)域132的前一次迭代光照值的量值，所以區(qū)域138的光照值變?yōu)榉橇?。在隨后的迭代中，區(qū)域132和138的光照值將根據(jù)入射光LR 146和LR 148的相對交換而收斂到相應值。

場景內(nèi)可變形幾何形狀的動畫產(chǎn)生控制網(wǎng)格多邊形的變換(translation)。根據(jù)本發(fā)明，在計算多邊形表面光照值中利用多邊形光照值的幀-幀相干性。先前幀的光照值是真正完全屏蔽的光照值的充分接近的近似，使用多邊形表面光照值的單遍計算110的單次迭代實現(xiàn)了收斂。在單次迭代上未實現(xiàn)收斂時，通常在少量幀的過程中實現(xiàn)收斂，或者由于相關元素的變換速度，收斂實際上的重要性降低。

如以上所述，多邊形表面光照值的單遍計算110確定了對于控制網(wǎng)格的多邊形定義的半球的全局光照光強度值。根據(jù)本發(fā)明，光強度值的計算被擴展，但仍完全落在單遍計算的框架內(nèi)，從而支持像素的定向屏蔽以增加逼真度。優(yōu)選地，每個半球的均勻分布的定向光強度值集合(n≥2)的計算提供對方向上變動的光照入射的表示。優(yōu)選地，定向光的強度值的數(shù)量和存儲在對應的可見度貼圖44中的可見度值的數(shù)量相等。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，優(yōu)選將光照值表106構造成保存四個象限光照值，每個象限光照值表示為三個色彩分量值的組合。多邊形所接收的總光照可計算為對該多邊形存儲的四個象限光照值的平均。

基于象限中心的矢量相對于多邊形表面切空間的方位來確定四個象限光照值L1、L2、L3和L4。基于多邊形頂點的切空間坐標(也稱為紋理坐標)，計算垂直于多邊形法線的多邊形的切矢量。在常規(guī)的計算機圖形uv貼圖術語中，切矢量對應于變換到3D空間的矢量(1，0)。對于帶有均以順時針順序列出的v0、v1、v2和v3的頂點位置以及u0、u1、u2和u3的u切空間坐標的多邊形，切矢量計算為 T＝v0(2u0-u3-u1)+v1(2u1-u0-u2)+ v2(2u2-u1-u3)+v3(2u3-u0-u2) 式6
三角形多邊形的切矢量也可使用式6來計算，其中頂點值v3設為v0，并且u3的紋理空間坐標設為u0。

為了計算四個象限的光值，通過來自接收器面心與發(fā)射器面心的矢量與四個象限方向矢量之間的角的余弦來調(diào)制總的光值。
Q1＝NR+T1式7 Q2＝NR+T2式8 Q3＝NR-T1式9 Q4＝NR-T2式10 其中T1是多邊形切矢量，而T2是副法線切矢量(NR×T1)。

根據(jù)式2計算形狀因數(shù)F。假定有源發(fā)射器多邊形和無源發(fā)射器多邊形都是漫射發(fā)射器，則估計的從發(fā)射器多邊形接收的光LE計算為從緊鄰的前一次迭代確定的L1、L2、L3和L4值的平均，或者當不存在前一次迭代時為零。然后，按照下式計算接收器多邊形接收的光 式11
然后，合適時對每個色彩分量重復，按照下式計算總的接收光的各個象限分量L1、L2、L3和L4 式12 式13 式14 式15
將每個象限強度值的三個所得色彩分量值保存到光照值表106中。可理解，相對于計算單個非定向光強度值，在確定四個象限強度值時會引起計算成本的最小限度的增加。

一旦計算了定義當前場景的控制網(wǎng)格中的所有多邊形的入射照明值，便可渲染多邊形。在渲染過程中可應用多種常規(guī)的屏蔽方法。對于簡單的平板漫射屏蔽，多邊形的色彩屏蔽可確定為是光值多邊形色彩的產(chǎn)物，或者當多邊形是紋理貼圖時確定為是紋理色彩的產(chǎn)物?；蛘撸總€頂點(per-vertex)光值可通過對共享頂點的相鄰多邊形的光值取平均來計算。這將允許Gouraud和Phong屏蔽技術的常規(guī)應用。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，在細分表面上改進的光照強度雙二次技術通常在計算上是有效的，同時在復表面的屏蔽中實現(xiàn)更高的精度。雖然優(yōu)選結合上述定向照明技術使用，但雙二次技術也完全能夠在僅為每個紋元定義單個光值(包括三個色彩分量)的系統(tǒng)中使用。

參照圖10，將優(yōu)選的雙二次技術應用于優(yōu)選通過Catmull-Clark細分已經(jīng)鋪嵌114的控制網(wǎng)格，以便實現(xiàn)由四邊形和三角形組成的精細的控制網(wǎng)格162。為了確定光在控制網(wǎng)格上的分布，通過使用多邊形的面積對每個多邊形的光色彩分量值加權并將該面積看作是額外的光分量來將多邊形光值轉(zhuǎn)換為均勻的坐標系統(tǒng)。對于優(yōu)選實施例，接著對控制網(wǎng)格中的每個多邊形，光照值表106將存儲均包含三個色彩分量值的四個定向光值L1、L2、L3和L4。

隨后計算多邊形網(wǎng)格中的每個頂點的光值。優(yōu)選地，給定頂點的光值計算為與共享該頂點的多邊形相關聯(lián)的光值的平均?？紤]多邊形E，在圖11中進一步詳細示出，示例性的頂點P0，0由多邊形A、B、D和E共享。當多邊形光值包括定向光值時，將通常有序的定向光值一起平均。類似地，通過將共享一條邊的面的光值平均來計算每條邊的光值。因此，對于每個四邊形，表示點P0，0-P2，2的九個光值用作用于求解表面的該部分中的任何點處的光值的參數(shù)方程中的系數(shù)。使用二次Bezier基函數(shù)來求解四邊形的面上的任何u，v坐標Q(u，v) Bi，2(t)＝2ti(1-t)2-i/i！/(2-i)！式16 其中i是控制點的行或列，而t是u或v坐標(范圍為0-1)。
式17 其中Q(u，v)表示在多邊形表面坐標u、v上的入射光強度。

然后，在雙二次內(nèi)插之后，將光值的三個色彩分量除以面積分量以便確定用于屏蔽的光值。

三角形類似于四邊形來處理，它將由七個而不是九個控制點來定義。根據(jù)本發(fā)明，三角形中任意點處的光值可使用類似的Bezier三角內(nèi)插方法來計算，再次處理這些光值好像它們是控制點一樣?？墒褂贸Ｒ?guī)的技術來將二次Bezier三角形變換為Bezier面片并單獨地執(zhí)行雙二次內(nèi)插以便估計。

根據(jù)本發(fā)明，可實現(xiàn)許多進一步的計算效率。首先，可通過逼近細分表面法線而不是明確地計算實際法線來獲得顯著的計算效率。優(yōu)選地，使用多邊形法線的雙二次內(nèi)插、以類似于逼近頂點光值和邊光值的方式來逼近細分表面法線。如同內(nèi)插的光值一樣，在內(nèi)插之前，優(yōu)選通過使用多邊形的面積來縮放(scale)每個歸一化的多邊形法線。在表面屏蔽器中使用之前，優(yōu)選通過除以法線長度、而不是除以可作為相關聯(lián)光值的第四分量獲得的多邊形面積來將內(nèi)插的結果歸一化。

通過使用Bezier面片作為Catmull-Clark細分表面的替代表示，可實現(xiàn)另一計算效率。根據(jù)本發(fā)明，假定多邊形表面法線和關聯(lián)的光值平滑地內(nèi)插，則通過利用Bezier面片逼近任意拓撲的細分表面所引入的常規(guī)的連續(xù)性問題將不再出現(xiàn)。Bezier面片上的點可比細分表面更有效地計算。

在圖12A-12D中示出計算雙三次Bezier面片的優(yōu)選過程，其中示例性地參照控制網(wǎng)格部分160的E指定的多邊形。如圖12A指示，計算雙二次Bezier面片中的初始步驟是計算每個多邊形的每個頂點的內(nèi)部控制點，如多邊形E的控制點i、j、k和l示出。這些控制點計算為多邊形頂點的加權和。因此，四邊形的控制點位置(CP)定義為 CPi＝WpP0，0+WqP2，0+WrP0，2+WsP2，2式18 CPj＝WpP2，0+WqP2，2+WrP0，2+WsP0，0式19 CPk＝WpP0，2+WqP0，0+WrP2，0+WsP2，2式20 CPl＝WpP2，2+WqP0，2+WrP0，0+WsP2，0式21 其中用于逼近四邊形的Catmull-Clark細分表面的面向頂點的加權掩碼(vertex oriented weighing mask)(Wx)定義為 式22 式23 式24 式25 其中v表示正在計算的控制點的頂點的價數(shù)(valence)，并且頂點的價數(shù)定義為共享該頂點的多邊形的數(shù)量。

對于三角形，面向頂點的加權掩碼(Wx)定義為 式26 式27 式28
對于在頂點具有不由兩個多邊形共享的一條或多條邊緣時出現(xiàn)的價數(shù)為三的邊界頂點，面向頂點的加權掩碼(Wx)定義為將與邊界邊緣相關聯(lián)的內(nèi)部控制點放置在邊緣上。當共享頂點的兩個邊緣不由其它面共享時，則面向頂點的加權掩碼(Wx)是Wp＝1、Wq＝0、Wr＝0以及Ws＝0(對于四元組)。當非共享的邊緣在對應于Ws和Wp的頂點之間時，則面向頂點的加權掩碼(Wx)是Ws＝2/3、Wp＝1/3、Wq＝0以及Wr＝0(對于四元組)。當非共享的邊緣在對應于Ws和Wq的頂點之間時，則面向頂點的加權掩碼(Wx)是Ws＝2/3、Wp＝0、Wq＝1/3以及Wr＝0(對于四元組)。如同四邊形，三角形的控制點位置和邊界點計算為適用頂點的加權和。

一旦確定了內(nèi)部控制點，則如圖12B概括性地示出，對于控制網(wǎng)格162中的每個頂點計算拐角控制點。作為對應于相關聯(lián)頂點的內(nèi)部控制點的平均位置計算拐角控制點。如圖所示，共享頂點的每個多邊形的一個內(nèi)部控制點定義為對應于相關聯(lián)的頂點。如圖12C概括性地示出，隨后對每個多邊形邊緣計算兩個控制點。優(yōu)選通過將出現(xiàn)在邊緣相鄰的多邊形中并對應于相關聯(lián)頂點的兩個最近的相反控制點平均來確定這些邊緣控制點。如果邊緣未被共享，則對應的內(nèi)部控制點的值也用于邊緣控制點。

隨后采集所計算的控制點以形成雙三次Bezier面片的集合。優(yōu)選地，將Bezier面片采集到數(shù)據(jù)結構220中，如圖13概括性地示出。每個面片2220-N優(yōu)選包含唯一的面片編號以及定義對應的Bezier面片逼近的細分表面多邊形的控制點的u、v坐標值的排序序列。對于四邊形，將對應于四個內(nèi)部控制點、四個拐角控制點以及八個邊緣控制點的十六個控制點坐標存儲為離散的面片2220-N。對于三角形，計算附加的中心控制點以定義Bezier三角。中心控制點定義為三個內(nèi)部控制點的平均。所產(chǎn)生的對應于三個內(nèi)部控制點、三個拐角控制點、六個邊緣控制點以及一個中心控制點的十個控制點坐標的集合存儲為離散面片2220-N。

然后，可使用雙三次Bezier面片數(shù)據(jù)來計算由控制網(wǎng)格162定義的有限表面上的頂點位置。如圖14A示出的標高截面230概括性地示出，利用頂點法線的常規(guī)未加權內(nèi)插提供了在控制網(wǎng)格162的表面上的相對均勻的分級(graded)光分布232。根據(jù)本發(fā)明，基于Bezier面片2220-N控制點數(shù)據(jù)來計算在圖14B中示出的等同截面240上的光強度分布的優(yōu)選雙二次內(nèi)插。如圖所示，與在相鄰多邊形的相對面積上部分加權的下面的控制網(wǎng)格形態(tài)更加一致地實現(xiàn)了分級光分布242。

根據(jù)本發(fā)明，在控制網(wǎng)格表面上的光強度值的內(nèi)插確定利用可見度貼圖44信息以便確定由光柵化118產(chǎn)生的像素陣列中的每個像素的光照。因為在優(yōu)選實施例中將象限可見度貼圖44實施為紋理貼圖，所以與像素相關聯(lián)的多邊形的3D坐標空間方位以及可見度值的紋理空間必須對準。具體而言，必須按需要來旋轉(zhuǎn)四個光值，以便使不共享紋理坐標的相鄰多邊形可共享光值。90度整數(shù)倍的旋轉(zhuǎn)是簡單易做的。為了實現(xiàn)90度順時針旋轉(zhuǎn)，入射的象限光值的順序可移位，使得對于值集合a、b、c、d，旋轉(zhuǎn)后的值集合變?yōu)閎、c、d、a。旋轉(zhuǎn)角/90≠0的分數(shù)旋轉(zhuǎn)(fractional rotation)優(yōu)選通過線性內(nèi)插實現(xiàn)。再次使用值集合a、b、c、d，22.5度的逆時針旋轉(zhuǎn)計算為0.75a+0.25b、0.75b+0.25c、0.75c+0.25d、0.75d+0.25a。

光值的旋轉(zhuǎn)角的計算通過比較3D空間中共享的邊緣的紋理坐標來執(zhí)行。紋理空間中的邊緣角可計算為atan2(v1-v2，u1-u2)，其中(u1，v1)和(u2，v2)是邊緣的頂點的紋理坐標。用于旋轉(zhuǎn)由兩個面共享的邊緣上的光值的角是第一面的邊緣角減去第二面的邊緣角。如果結果是負的，則加上360度以強制為正的結果。在多邊形共享頂點而不是共享邊緣的情況下，必需的旋轉(zhuǎn)角可通過按順序訪問邊緣周圍的多邊形并將其旋轉(zhuǎn)角求和來確定。例如，如果多邊形A、B、C、D以及E(以順時針順序列出)共享頂點，則可通過將B相對于A的角以及C相對于B的角相加來找到C相對于A的順時針旋轉(zhuǎn)角。為了將較小的網(wǎng)格不連續(xù)和舍入誤差的影響降至最低，可通過逆時針角求和來確定不同的旋轉(zhuǎn)角。也就是說，通過將E相對于A的角加上D相對于E的角加上C相對于D的角來求和。C相對于A的最終旋轉(zhuǎn)角優(yōu)選通過對順時針角和逆時針角取平均來計算。

為了最終計算多邊形網(wǎng)格的像素遮蔽，將入射光值與適用的紋理貼圖42值和象限可見度貼圖44值結合。對于優(yōu)選的四個分量光值，用于計算表面的漫射光的遮蔽方程變成 I＝L1*s1+L2*s2+L3*s3+L4*s4式29 其中L1、L2、L3和L4是四個象限光值，每個包含三個色彩分量，并且s1、s2、s3和s4是光照貼圖紋理值的四個分量。

光照貼圖中的值可使用以下變換根據(jù)另一種方式的常規(guī)法線貼圖預先計算，其中Nx、Ny和Nz是法線的三個分量，而In是光照紋理的第n個分量(n＝1、2、3或4)。對于光照貼圖中的每個條目，光照值對于所有象限都初始設置為零。半球的兩個最接近的象限由法線使用法線的x和y分量以及arctan2函數(shù)指向，arctan2起到反正切的作用，但采用兩個參數(shù)并返回-Pl到Pl范圍內(nèi)的結果(a)。
式30
隨后，通過乘以因數(shù)2/Pl將結果(a)歸一化。如果歸一化的值是負的，則加上整數(shù)值四?，F(xiàn)在，結果(a)將在零和四之間的范圍內(nèi)。利用結果(a)的整數(shù)部分來選擇這兩個最接近的象限，而利用結果(a)的小數(shù)部分來設置它們的光照值。選定的兩個象限由函數(shù)floor(a)和((floor(a)+1)modulo 4)來指定。為這兩個象限設定的光照值分別由函數(shù)1-frac(a)和frac(a)來指定。最后，使用Nz法線分量來計算相對于多邊形表面的入射光照角。
式31
限定在從零到一范圍內(nèi)的光照角(z)起到指定將到達未受擾表面的入射光照的百分比的作用。每個象限的已調(diào)整入射光照值(In′)隨后計算為 式32
根據(jù)本發(fā)明，隨后應用表示入射光照吸收縮放值的象限可見度貼圖值以確定最終的可見度值(In″)。實際上，吸收值調(diào)整遮蔽以考慮將由高分辨率表面幾何形狀施加的表面自遮蔽。
In″＝In′qn式33 其中qn是與入射光照值In對準的象限可見度值分量。

根據(jù)本發(fā)明，由于可使用光照貼圖來重建常規(guī)的遮蔽法線，所以不需要單獨的法線貼圖。具體來說，屏蔽法線可根據(jù)光照貼圖值按照下式來計算 Ns＝normalize((N+T1)·r+ (N+T2)·g+ (N-T1)·b+ (N-T2)·α) 式34 其中r、g、b和α是象限可見度貼圖44的四個分量，N是多邊形中心的表面法線，而T1和T2是正交多邊形表面切矢量。

根據(jù)本發(fā)明，源于全局光照的鏡面效果可通過使用定向光值來實施。許多材料具有鏡面屬性，也稱為光澤(shininess)，其表示定向相關的光反射度。關于可變形幾何形狀的逼真渲染，從所包括元素的不同紋元向觀察者反射的光的量必須隨著觀察方向的改變而改變。

為了逼近受光照紋元的鏡面屬性，在確定各個紋元的光照時計算得出的定向(directionally)入射的光值在功能上進一步被視作是單獨的定向光。對應于光方向矢量的四個單獨的反射矢量均按照下式計算 R＝2(Ns·L)*Ns-L 式35 其中Ns是遮蔽法線，而L指定從根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例中由N+T1、N+T2、N-T1和N-T2定義的矢量集合選出的相應光方向矢量。

優(yōu)選地，隨后使用常規(guī)Phong反射模型來計算四個光中每個光的鏡面項(specular term)。Phong反射模型的四個鏡面分量優(yōu)選按下式計算 S＝LKSmmax((R·V)，0)n 式36 其中L是光值，即三個分量光強度值，K是為材料定義的鏡面強度，Sm是材料的定義的鏡面色，R是反射矢量，V是從表面到觀察者的矢量，而n是定義的材料光澤。

鏡面強度可選擇性地修改，以便改進材料的視在鏡面逼真度。具體來說，鏡面項K可乘以菲涅耳衰減因子以衰減反射。該修改優(yōu)選用于渲染不是純粹為金屬的材料表面，尤其用于渲染塑料和織物。菲涅耳衰減因子計算為 F＝Kmin+(K-Kmin)*pow(1-|Ns·E|，F(xiàn)e 式37 其中Kmin是為材料定義的最小鏡面反射值，K是未修改的反射強度，Ns是遮蔽法線，E是從表面到觀察者的歸一化矢量，而Fe是定義為表面材質(zhì)的菲涅耳指數(shù)。

隨后，按下式計算四個鏡面分量 S＝LFSmmax((R·V)，0)n 式38
一旦確定，隨后將各個鏡面項累加在一起以定義鏡面貢獻分量，將鏡面貢獻分量加到適用的像素光照值以獲得最終的遮蔽結果。

因此，描述了使得能夠?qū)崟r渲染經(jīng)受全局光照的可變形幾何形狀并進一步改善在所渲染的場景中實現(xiàn)的逼真度的技術。雖然公開的各種渲染技術有利地在一起使用，但是各種子組合可用于不同的環(huán)境。因此，在所附權利要求的范圍內(nèi)，鑒于以上對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的描述而理解，通過對本領域技術人員很容易理解的范圍做出修改和改變，本發(fā)明可使用上面具體描述之外的方式來實施。
權利要求
1.一種在包括圖形渲染子系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)內(nèi)實施的方法，所述方法提供表示場景的用于在顯示設備上顯示的圖像數(shù)據(jù)幀的順序產(chǎn)生，所述場景包含可變形幾何形狀，所述方法包括以下步驟
a)對以動畫順序表示包含可變形幾何形狀的場景的一系列幀計算幀動畫數(shù)據(jù)，所述幀動畫數(shù)據(jù)包含描述在所述場景內(nèi)出現(xiàn)的圖形元素的三維表面的控制網(wǎng)格的頂點屬性，所述控制網(wǎng)格包含多個多邊形；以及
b)基于所述幀動畫數(shù)據(jù)為所述多個多邊形計算相應的光照值以確定所述場景的全局光照，其中對于每個所述幀對應的幀動畫數(shù)據(jù)迭代執(zhí)行所述計算步驟，直到實現(xiàn)全局光照的符合要求的收斂為止，其中在每次迭代中，基于在前一次迭代中計算的幀-幀相干多邊形光照值來確定所述相應光照值，以及其中所述符合要求的收斂在由實時幀速率定義的幀-幀間隔內(nèi)實現(xiàn)。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中對于在正在進行的、用于在所述顯示設備上顯示的所述圖像數(shù)據(jù)幀的順序產(chǎn)生中出現(xiàn)的連續(xù)多個幀中的每個幀實現(xiàn)所述符合要求的收斂。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中對于所述多個多邊形中的預先確定的多邊形，對應的一個所述相應的光照值確定為直接照明所述預先確定的多邊形的所述多個多邊形的正的光照貢獻以及直接遮蔽所述預先確定的多邊形的所述多個多邊形的負的光照貢獻的總和，其中所述正的光照貢獻和負的光照貢獻是在前一次迭代中計算的所述相應的幀-幀相干多邊形光照值。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中以所述正光照貢獻和負光照貢獻的單遍組合累加的方式確定所述多個多邊形中的所述預先確定的一個多邊形的相應光照值。
5.一種提供包含可變形幾何形狀的動畫場景的實時產(chǎn)生的計算機系統(tǒng)，所述計算機系統(tǒng)包括
a)耦合到主存儲器的基本處理單元，所述基本處理單元用于以實時幀速率將表示可變形幾何形狀的控制網(wǎng)格迭代地處理為順序的圖像幀，以在顯示設備上顯示，其中每次所述迭代建立表示可從所述主存儲器訪問的所述控制網(wǎng)格的多邊形數(shù)據(jù)集合；以及
b)耦合到所述基本處理單元和所述主存儲器的圖形渲染子系統(tǒng)，所述圖形渲染子系統(tǒng)用于訪問并處理所述多邊形數(shù)據(jù)集合以便在所述實時幀速率的幀周期內(nèi)為所述多邊形數(shù)據(jù)集合中的每個多邊形確定全局光照值，對于預先確定的幀多邊形數(shù)據(jù)集合，所述圖形渲染子系統(tǒng)基于為前一幀多邊形數(shù)據(jù)集合中的每個多邊形計算的最終全局光照值來為所述預先確定的幀多邊形數(shù)據(jù)集合中的每個多邊形計算初始的全局光照值，其中所述預先確定的幀多邊形數(shù)據(jù)集合和前一幀多邊形數(shù)據(jù)集合的多邊形通過所述控制網(wǎng)格的幀-幀相干性相關。
6.根據(jù)權利要求5所述的計算機系統(tǒng)，其中對于所述預先確定的幀多邊形數(shù)據(jù)集合，所述圖形渲染子系統(tǒng)還可用于迭代地計算所述預先確定的幀多邊形數(shù)據(jù)中的每個多邊形的全局光照值，每次迭代包括全局光照值如下的單遍計算
其中所有E是除了正為其計算全局光照值LR的接收器多邊形以外的由所述控制網(wǎng)格定義的所有多邊形的集合；假定發(fā)射器多邊形是區(qū)域光的一部分，則GE是所述發(fā)射器多邊形的發(fā)光強度；CE是所述發(fā)射器多邊形的色彩；假定所述發(fā)射器多邊形是反射表面，則LE是從緊鄰的前一次迭代確定的所述發(fā)射器多邊形所接收的估計光量，或者在不存在所述前一次迭代的情況下為零，以及其中LE和LR均具有紅色分量、綠色分量和藍色分量。
7.根據(jù)權利要求6所述的計算機系統(tǒng)，其中LR具有多個定向光照分量以及其中每個所述定向光照分量具有紅色分量、綠色分量和藍色分量。
8.根據(jù)權利要求7所述的計算機系統(tǒng)，其中LR具有四個定向光照分量以及其中每個所述定向光照分量具有紅色分量、綠色分量和藍色分量。
9.根據(jù)權利要求8所述的計算機系統(tǒng)，其中所述圖形渲染子系統(tǒng)包括表示從相鄰高分辨率表面特征中預先確定的像素相關象限的相關吸收的象限可見度貼圖，其中所述圖形渲染子系統(tǒng)用于將所述預先確定的幀多邊形數(shù)據(jù)集合渲染為像素數(shù)據(jù)幀，以及其中所述圖形渲染子系統(tǒng)為所述像素數(shù)據(jù)幀中預先確定的像素按下式計算對應的像素遮蔽光照值
I＝L1*s1+L2*s2+L3*s3+L4*s4
其中s1、s2、s3和s4是所述象限可見度貼圖中對應于所述預先確定像素的條目的象限對應值。
10.一種在包括圖形渲染子系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)內(nèi)實施的用于實時確定可變形幾何形狀的全局光照的方法，所述方法包括以下步驟
a)將可變形幾何形狀動畫制作為幀序列；
b)對于預先確定的幀，為定義表示所述可變形幾何形狀的控制網(wǎng)格的多個多邊形中的每個多邊形確定全局光照值，其中對于所述幀序列中的預先確定的幀，根據(jù)為所述幀序列中前一幀確定的所述多個多邊形的幀-幀相干全局光照值計算所述全局光照值；以及
c)實時顯示所述幀序列。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述確定步驟提供所述預先確定的幀的預先確定多邊形的全局光照值的單遍計算，所述全局光照值為輻射光和反射光的正貢獻和直接入射在所述多邊形上的吸收光的負貢獻的總和。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述單遍計算還提供所述正貢獻和負貢獻的定向相關累加，所述預先確定的多邊形的所述全局光照值包括多個定向光照值，其中每個定向光照值包括表示定義的色彩模型的色彩分量值的集合。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其中所述單遍計算如下確定所述定向相關累加
以及其中所述多個定向光照值包括所述全局光照值的象限分量L1、L2、L3和L4，以及其中重復地對所述色彩分量值集合中的每個包括的色彩分量值計算所述象限分量，如下所示
以及
14.根據(jù)權利要求13所述的方法，還包括將所述預先確定的幀的所述預先確定多邊形渲染為多個像素的步驟，其中所述渲染步驟包括為所述多個像素中的每個像素確定像素遮蔽強度，以及其中所述像素遮蔽強度如下計算
I＝L1*s1+L2*s2+L3*s3+L4*s4
其中s1、s2、s3和s4是表示所述多個像素中相應像素的依賴于定向相關高分辨率紋理的吸收的表面可見度值。
全文摘要
實時計算表示包含經(jīng)受全局光照的可變形幾何形狀的場景的圖像數(shù)據(jù)幀。為一系列按動畫順序表示包含可變形幾何形狀的場景的幀計算幀動畫數(shù)據(jù)。幀動畫數(shù)據(jù)包括描述場景內(nèi)出現(xiàn)的圖形元素的三維表面的控制網(wǎng)格的頂點屬性。為控制網(wǎng)格的各個多邊形計算相應的光照值，以便確定場景的全局光照。對幀動畫數(shù)據(jù)中的每個幀集合迭代地執(zhí)行計算，直至實現(xiàn)符合要求的全局光照收斂。在每次迭代中，基于在前一次迭代中確定的幀-幀相干多邊形光照值來確定相應的光照值。在由實時幀速率限定的幀-幀間隔內(nèi)實現(xiàn)符合要求的收斂。
文檔編號G06T15/60GK101606181SQ200780035392
公開日2009年12月16日 申請日期2007年7月24日 優(yōu)先權日2006年7月24日
發(fā)明者邁克爾·邦內(nèi)爾 申請人:邁克爾·邦內(nèi)爾