、 L·/
[0124] 上式中，j表示面的索引序號，當(dāng)太陽光入射角與面向量之間的夾角大于90度且小 于180度時，其為向光面，否則為背光面。
[0125] 2.5獲取共享邊
[0126] 記當(dāng)前面的頂點序號為￥0、￥1、￥2、￥3、￥4、￥5和￥6，鄰接面的頂點序號為4心10、 Ad j V1、Ad j V2，參數(shù)如圖5所示，貝lj鄰接邊Ad j Edge的計算算法如下：
[0127]
[0128] 上述公式中，k表示公共邊索引，記三角面A的三個頂點為{Vo，Vi，V2}，其相鄰的三 角面B的頂點為0心飛 ()^(1」￥1^(1」￥2}，在4與8不重合的情況下，則兩個三角面片之間最多只 有一個公共邊;若A與B重合，則二者有三個公共邊，在這種情況下，只需取A做向光性分析， 對B不做處理;若A與B相離，則二者沒有公共邊。
[0129] 3、針對每個鄰接邊，構(gòu)建陰影體：
[0130] 如圖6所示（本實施例特性，為展示陰影形成過程，必須由灰度漸變的效果圖表 示），記每條輪廓邊的兩個頂點為LV2,光照方向向量為V llght，則分別在地面上的投影 點V3、V4計算過程如下：
[0131] V3 = Vi-Viight
[0132] V4=V2-Viight
[0133] 4、對陰影體進(jìn)行渲染：
[0134] 對形成的陰影進(jìn)行渲染，再通過模板技術(shù)對陰影著色。
[0135] 本發(fā)明提供了一種三維場景中海量模型實時陰影的顯示方法，具體實現(xiàn)該技術(shù)方 案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn) 和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以 實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1. 一種三維場景中海量模型實時陰影的顯示方法，其特征在于，包括： 步驟1，陰影創(chuàng)建； 步驟2,形成模型陰影體； 步驟3,構(gòu)建陰影體； 步驟4,對陰影體進(jìn)行渲染。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1陰影創(chuàng)建中，加載并解析模型，獲取 模型的網(wǎng)格節(jié)點，從網(wǎng)格節(jié)點中提取模型坐標(biāo)空間的坐標(biāo)信息(X、Y、Z)、點信息和面結(jié)構(gòu)信 息，計算每個面的法向量Normal 1，其中i表示面的索引序號，形成對應(yīng)面結(jié)構(gòu)信息，每個面 最多有三個鄰接面，若沒有鄰接面則法向量賦空，由此得到模型所處位置。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟2形成模型陰影中，根據(jù)模型所處位 置，計算太陽位置以及太陽光方向，將太陽位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到模型坐標(biāo)空間，對模型的每個面 進(jìn)行向光性計算，并進(jìn)行共享邊的計算，針對每個鄰接邊，構(gòu)建陰影。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟2包括： 步驟2.1，根據(jù)模型所在位置的經(jīng)煒度信息Lng與Lat計算日出與日落時間，計算太陽位 置以及太陽光方向，： 記當(dāng)前時間為T，分別為年、月、日、時、分、秒，將T表示為： T={Year,Month、Day、Hours、Minute、Second}; 記當(dāng)前時區(qū)為Tzone，Tzone由偏離率Bias與標(biāo)準(zhǔn)偏離率StandardBias組成，將Tzone表 示為： Tzone={Bias，StandardBias}; 記日出時間為Tsunrise，日落時間為Tsunset，各由兩個兀素組成，分別為小時、分，將Tsunri se -^Tsunset 表示為： Tsunrise {Hour,Minute}， Tsunrise.Hour_ 24.0*cos(Lat*PI/180)+Tzone.Bias/24.0+cos(Lat*PI/180)/360; 其中Tsunrise.Fw為日出時間中的小時項，PI為標(biāo)準(zhǔn)圓周率、Tzone.Bias為時區(qū)的偏離 率； 日出時間中的分鐘項Tsunrise .Minute = 60.0*(Tsunrise. Hour/24); Tsunset= {Hour ,Minute} ? 日落時間中的小時項Tsunset .Hour = 24.0*cos(Lat*PI/180)+Tzone.Bias/24.0_cos (Lat*PI/180)/360; 日落時間中的分鐘項T sunset. Minute = 60.0*(TS unset. Hour/24)； 若T的時、分均在日出與日落時間范圍內(nèi)，即Tsu nset. Η〇11?！处?· H〇UrS〈Tsunrise. Hour， Tsunset · Η〇??！处?· MinutΘ〈Tsunrise.Minute， 則繼續(xù)以下過程計算太陽位置： 記太陽位置Veclight = {x，y，z}，Veclight .x，Veclight.y，Veclight · z分別代表世界 坐標(biāo)下三個方向的分量，單位為米，則太陽光方向向量D ir I i ght的計算過程如下： L=sqrt(Veclight.x*Veclight.x+Veclight.y*Veclight.y+Veclight.z* Veclight.z))；L為中間參數(shù)，sqrt為開根號； 步驟2.2，將太陽位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到目標(biāo)模型坐標(biāo)空間： 記太陽位置向量為Veclight，進(jìn)行如下步驟： 計算放縮轉(zhuǎn)換矩陣Matsrale3，用于保持物體的大小與實際比例一致：計算偏移矩陣Mattrans，用于使模型放置在正確的位置：上式中￥.1，￥.7，￥.2分別代表模型的空間坐標(biāo)位置，單位為米； 根據(jù)模型的經(jīng)經(jīng)煒度計算旋轉(zhuǎn)矩陣Matrcitate，用于使模型保持正向：上式中l(wèi)ng、lat分別為模型的經(jīng)煒度； 記目標(biāo)模型矩陣為MatmcideI，目標(biāo)模型矩陣的逆矩陣為MatlnversemcideI， Matmodel - Mstrotate cal θ^Μβ?? rans ? Matinversemodel - Mat-model ； 符號表亦逆矩陣，； 進(jìn)行賦值操作，將Vecl ight在Matinversemodel做轉(zhuǎn)換，公式為； Veclight - VeC I i ght*MatlnverseModel; 步驟2.3，計算輪廓邊： 遍歷每個基本面即原始模型的三角面片，計算其法向量與太陽光方向夾角，判斷其向 光性，依次計算基本面的三條邊El、E2、E3所對應(yīng)的鄰接面的向光性，若鄰接面的向光性與 基本面的向光性不一致，則判定兩者之間的公共邊為輪廓邊;若基本面的指定邊沒有鄰接 面，貝 1J直接判定該邊為輪廓邊； 計算出當(dāng)前面的法向量之后，根據(jù)光源位置判斷當(dāng)前面是否是背光面，如果當(dāng)前面面 對光源時，則cost (α)〈〇，即當(dāng)前面法向量與入射光線方向向量的點積小于〇 ;所 以只有法向量與與入射光線的點積大于〇,即COSt(Ct)X)時，表示該面背對光源，記面的向光 性為FaceLight:上式中，j表示面的索引序號當(dāng)太陽光入射角與面向量之間的夾角大于90度且小于180 度時，其為向光面，否則為背光面； 步驟2.4,獲取共享邊： 如果三角面片A的三個頂點序號為U^V1, V2}，三角面片A的鄰接面的頂點序號為 {AdjVo、AdjVi、AdjV2}，則鄰接邊AdjEdge的計算算法如下：上述公式中，k表示公共邊索引，記三角面A的三個頂點為{Vo，％，V2}，其相鄰的三角面B 的頂點為{AdjVo JdjV1JdjV2K在三角面A與B不重合的情況下，則兩個三角面片之間最多 只有一個公共邊;若A與B重合，則二者有三個公共邊，此時只取三角面A做向光性分析，對三 角面B不做處理;若三角面A與B相離，則二者沒有公共邊。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟3針對每個鄰接邊，構(gòu)建陰影:記每條 輪廓邊的兩個頂點為Vi、V2,光照方向向量為Vi ight,則別在地面上的投影點V3、V4計算 過程如下： V3 = Vi-Viight, V4 = V2 _ Vl i ght 〇6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟4對陰影進(jìn)行渲染:對形成的陰影進(jìn)行 渲染，再通過模板技術(shù)對陰影著色。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種三維場景中海量模型的實時陰影處理方法。該方法通過充分解析三維模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用陰影形成理論以及底層渲染引擎的工作原理，對陰影的構(gòu)建算法進(jìn)行了改進(jìn)，大幅提升了海量模型實時陰影的處理效率。本發(fā)明解決了在三維場景中，海量模型的實時陰影的生成、更新、繪制等過程效率較低的問題，同時可根據(jù)位置點的經(jīng)緯度實時計算日出日落的時間，在三維場景中較真實地展現(xiàn)了海量模型的陰影。
【IPC分類】G06T15/60
【公開號】CN105488844
【申請?zhí)枴緾N201510814953
【發(fā)明人】李彭偉, 王穎, 李濤, 孫耀宗, 劉辰煒
【申請人】中國電子科技集團公司第二十八研究所
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月19日