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申请/专利权人：上海交通大学

摘要：一种基于方向性散射微面材质的BRDF的渲染方法，通过顶点渲染器进行坐标变换和逐顶点光照计算，片元渲染器根据顶点渲染器计算得到的光照方向、视线方向和法线方向以及宏观粗糙度参数和微观粗糙度参数进行光照计算。本发明利用微表面的材质的基于微表面理论BRDF模型于当前流行商业游戏引擎的实时渲染以及光线追踪的渲染器的计算，并提供之前其他反射模型无法提供的渲染效果。

主权项：1.一种基于方向性散射微面材质的BRDF的渲染方法，其特征在于，通过顶点渲染器进行坐标变换和逐顶点光照计算，片元渲染器根据顶点渲染器计算得到的光照方向、视线方向和法线方向以及宏观粗糙度参数和微观粗糙度参数进行光照计算，具体包括：步骤1：给定入射光线i、出射角度o和宏观表面法线方向n，计算对应激活面微面法线方向mk；步骤2：以基于v形槽假设的cook-TorranceBRDF模型为基础，将菲涅尔项F和几何衰减因子G，以及将坐标系由局部微面坐标系转换为宏观入射光线坐标的雅比行列式的乘积合成一项M，并且计算结果；步骤3：使用以激活面微面法线为中心轴的球面高斯函数近似法线分布函数，并进行归一化处理，取该球面高斯函数的波瓣尖锐度r1作为宏观材质粗糙度参数；步骤4：使用以微面法线为中心轴的归一化的球面高斯函数表示微表面材质，取该球面高斯函数的波瓣尖锐度r2作为微面材质粗糙度参数；步骤5：使用球面高斯函数的性质求取步骤3中的法线分布函数和步骤4中的表示微表面材质的球面高斯函数的乘积，并且与步骤2中的结果相乘，得到单次散射下考虑微面材质属性的BRDF的计算结果；所述的步骤1，具体为：根据入射光线i、出射角度o和宏观表面法线方向n，计算对应激活面微面法线方向mk，激活面即为为光照结果提供；具体方法为：当是第一次散射，那么否则按照粗糙表面的实用多重散射算法，基于v形槽内多次散射的方式，计算第k次散射对应的v形槽的开口大小；所述的步骤2，具体为：以cook-TorranceBRDF模型为基础，将菲涅尔项F和几何衰减因子G，以及将坐标系由局部微面坐标系转换为宏观入射光线坐标的雅克比行列式的乘积合成其中：v形槽假设对应的几何衰减因子常用的Schlick近似菲涅尔项F＝lerp1-n·o5,1,F0，F0为菲涅尔系数；所述的步骤3，具体为：使用以激活面微面法线为中心轴的球面高斯函数近似法线分布函数，并进行归一化处理，取该球面高斯函数的波瓣尖锐度r1作为宏观材质粗糙度参数，即：其中：Sgv；p,λ,μ＝μeλv·p-1，即以p为对称轴的球面高斯函数Sg或波瓣，λ为波瓣尖锐度，μ为波瓣幅度，v为球面上的一个向量；所述的步骤4，具体为：使用以微面法线为中心轴的归一化的球面高斯函数表示微表面材质，取该球面高斯函数的波瓣尖锐度r2作为微面材质粗糙度参数所述的步骤5，具体为：使用球面高斯函数的性质求取步骤2中的法线分布函数和步骤3中的表示微表面材质的球面高斯函数的乘积其中：dm＝||λ1p1+λ2p2||，并且与步骤2中的结果相乘，得到单次散射下考虑微面材质属性的BRDF的计算结果当需要计算多次散射中补偿的能量，则按照实用多重散射算法求取在第k次反射中微面的法线方向，并且重复步骤1-5，累加第k次的结果到最终结果，直到所有设定散射次数的结果全部纳入计算。

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