[发明专利]三维场景中虚拟资源对象的渲染方法

说明书

本发明公开了一种三维场景中虚拟资源对象的渲染方法、装置、存储介质、处理器及终端，应用于包含一显示单元和一摄像单元的电子设备，虚拟资源对象包含虚拟水体对象和预设虚拟资源对象，该方法包括：通过电子设备的摄像单元捕获现实场景的图像，并以现实场景的图像为背景构建一三维场景；确定虚拟水体对象在三维场景中的第一位置与预设虚拟资源对象在三维场景中的第二位置，其中，虚拟水体对象为具有顶面和侧面的三维结构体，预设虚拟对象为不写深度缓存的虚拟资源对象；根据电子设备的摄像单元捕获的现实场景的图像在三维场景中确定一观察位置；根据第一位置、第二位置和观察位置确定虚拟水体对象和预设虚拟资源对象之间的渲染顺序；根据渲染顺序渲染虚拟水体对象和预设虚拟资源对象。本发明解决了水体渲染效果和效率无法兼顾且无法交互的技术问题。

技术领域

本发明涉及计算机图形学领域，具体而言，涉及一种三维场景中虚拟资源对象的渲染方法、装置、存储介质、处理器及终端。

背景技术

实时渲染技术的本质在于图形数据的实时计算和输出。在计算能力有限的情况下，通过一些简单的模拟方法能够快速地渲染出逼真的虚拟元素。

在流体仿真模拟领域中，较为常用的模拟水的方法可以分为粒子法和网格法。粒子法将水体拆分成为多个粒子，通过纳维-斯托克斯方程(在流体力学领域描述粘性不可压缩流体动量守恒的运动方程)或者基于位置的密度估计等算法来计算粒子间的相互作用力，从而驱动粒子移动来模拟水的效果。网格法则是将水体区域划分为网格，同样根据纳维-斯托克斯方程等公式来计算各个网格的速度场(由每一时刻、每一点上的速度矢量组成的场)和密度场(每一时刻、每一点上的密度组成的场)，然后再采用渲染算法根据密度场来绘制出水体。

在游戏实时渲染领域中，尤其是移动终端游戏中，由于计算能力有限，水体渲染方式只渲染水体的表面即可。水体的表面由一个平面构成，由顶点着色器(其为一组指令代码，这组指令代码在顶点被渲染时执行)来控制平面顶点的位移，从而模拟水体表面的波浪及涟漪，然后再通过片元着色器(其为一组指令代码，在顶点着色器之后执行，指令代码用于执行漫反射和/或镜面反射光照计算)来为平面着色，从而使得该平面看上去近似一个完整水体的表面。

移动端应用中的水体模拟、渲染和交互还存在以下问题：

(1)现有的游戏实时渲染领域的水体是基于一个平面(即缺乏水体的侧面)来完成渲染的。而在移动端应用(比如，AR应用)中，由于需要将虚拟物体合理地放置在真实空间中，因此，需要将水体截成一个立体块来呈现。换言之，可以看到水体的侧面和底面。由此可见，现有的实时渲染水体的方式无法直接用于AR应用中。

(2)由于AR平台的特殊性，虚拟的水体需要对真实的环境进行一些折射来增强虚实融合的代入感，即水体背后的背景是通过游戏玩家采用摄像装置实时拍摄到的画面。在AR游戏开发过程中，通过水体折射的画面是未知的，但是普通游戏领域的水体背后的背景则是已知的。

(3)现有移动平台涉及到的水更多表现为海面，由于海水通常代表游戏场景的边界，即游戏玩家不可进入的区域，因此，海水可以采用一个海水平面来代替，而无需考虑游戏玩家视角在水下和进出水的情形，也无需考虑游戏玩家与海水的交互情形。然而，在AR平台上，由于游戏玩家的手持设备即为玩家视角，因此，其可以在虚拟世界中的任意位置观看虚拟物体，进而需要考虑玩家视角在水下，在水外，进出水，游戏玩家抛扔的物体进入水中，以使海水呈现不同的可交互效果。

(4)流体模拟领域通常所采用的模拟方法可以模拟出“体”的概念(即模拟水的区域是一个实体，而非一个壳体)，但是，该种模拟方法对于性能的消耗极高(即每帧图像都需要计算每个粒子的受力情况并模拟每个粒子的运动方向)，故而无法应用在移动端。

发明内容

本发明至少部分实施例提供了一种三维场景中虚拟资源对象的渲染方法、装置、存储介质、处理器及终端，以至少解决水体渲染效果和效率无法兼顾且无法交互的技术问题。