[发明专利]基于预采样的过程Shader反走样的处理方法

说明书

本发明涉及一种基于预采样的过程Shader反走样的处理方法，属于计算机数字化3D图形引擎领域。针对场景中的物体和应用到物体上的过程Shader，在预处理中，根据uv展开，对物体进行过程Shader的预采样，获得一个二维的采样矩阵；依据大多数空间变化的纹理都是由一系列基本反射函数的线性组合构成的这一前提，对过程Shader的采样点进行反射函数分析和求基运算；再根据这一组基本反射函数，构建金字塔的第一层，每个纹素中存储了与基函数对应的权重和法向；然后构建金字塔的上层。渲染时根据像素对应的纹理区域的大小对金字塔中的纹素进行选择，并与基本反射函数对应的颜色值进行融合，求解出最终颜色，解决过程Shader的反走样问题，提高图像绘制的画质及场景渲染的准确度。

技术领域

本发明涉及计算机数字化3D图形引擎技术领域，特别涉及一种基于预采样的过程Shader反走样的处理方法。是一种能够提供稳定、高效的大规模场景渲染的实现方法。

背景技术

由于光栅图形显示器是由离散点组成，而直线或多边形的边界是连续的，因此，在光栅图形显示器上绘制非水平且非垂直的直线或多边形边界时，或多或少会呈现锯齿状或台阶状的外观。由于图像采样的不充分而造成图形重建后的信息失真，称为走样。而用于减少或消除这种走样的技术，就称为反走样。

Shader是一个着色处理过程，对物体表面进行处理时，可以产生不同的效果。如：可以生成逼真的材质—金属、岩石、木材；逼真的光照—区域光、软阴影；逼真的自然现象—火、烟、水和云。在传统的图像绘制系统中，着色处理是内置的、固定的，当用户构造好场景，并定义好光源和物体表面的各种属性后，才可以进行绘制。一旦改变任一个属性，系统会重新绘制整个场景，没有任何交互，这就导致很多特殊效果无法实现。Cook在1984年，提出了Shader树的绘制语言，将传统的光照模型分解为一些包含点积运算项的线性组合，并可以让用户来确定光照模型中每项的系数和组合方式。这一方法既允许对已有光照模型进行分解组合，又允许进行一些新的组合尝试。由于Shader的可编辑性，使得各种各样的图像效果在实现中不受显卡的固定渲染管线限制，极大地提高了图像绘制的画质。

可编程Shader又称为过程Shader，在今天的计算机图形学中被泛使用。虽然，过程Shader具有占据内存少，近距离表现精细，关键部分参数化的优点，但是，过程Shader相比于贴图纹理，其执行效率较低，且图像缩小时会严重走样。通常，在处理走样问题上，有多种方法可以使用，如超采样(Super Sampling)、抖动、Shader简化等。对于过程纹理，超采样的处理方法最为常用，这也是效果最好的，但是，超采样处理方法在图形渲染时会进行大量的额外计算，增加了渲染的负担，降低了效率。抖动方法在某种情况下可以解决走样问题，但此方法产生噪音，对画质有一定的影响。Shader手工简化对用户的知识有较高的要求，Shader自动简化方法主要应用在低级别的图形渲染中。综上论述知，当前的过程Shader的反走样处理方法均存在弊端，所以，提出一种可行的过程Shader的反走样处理方法，对于提高图像绘制及场景渲染来说是具有一定意义的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于预采样的过程Shader反走样的处理方法，解决了过程Shader的走样问题，以及现有技术存在的上述问题。本发明基于“降维映射实现过程Shader的反走样”思想，结合渲染引擎的实际需求，可以很好的解决过程Shader的反走样问题。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

基于预采样的过程Shader反走样的处理方法，包括如下步骤：

(1)获取二维采样矩阵；

(2)反射函数分析和求基运算；

(3)构建金字塔；

(4)纹素选取与颜色融合。