[转载]立体涂鸦的草图渲染 -Mikel

[转载]立体涂鸦的草图渲染

2010年12月15日 分类: 创意应用, 产品
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[转载]立体涂鸦的草图渲染 – C++ Minor – 博客园.

立体涂鸦(3D Street Painting, 3D Chalk Art, 3D Graffiti…)是一种很有意思的东西。前些年在网上经常能看到国外玩家的作品,比如这里;最近也有些国内的作品出现,比如这里。这玩意的原理其实很简单,比如前几天就有牛人写了一篇教程。我以前也尝试弄过,不过我对3d max不是很熟,也没有数码相机,没有他搞得那么专业,就是先渲染一张图,然后用light的projector map打在一个平面上,看起来效果也还不错。

当然,如果不借助于3d max这样的软件,自己写个程序直接渲染出立体涂鸦的草图也并不是件难事。比如有一个模型o,放在一张纸p上,摄像机的位置为c,那么需要做的仅仅就是将 模型o中的任意顶点v按照cv的方向投影到p上。也可以把摄像机看成是一个光源,那么这里需要得到的就是o投影到p上的阴影。为了做到这一点,大概可以有 以下一些方法:

  1. 光线跟踪。如果手头上有现成的光线跟踪程序,那么只需将摄像机的成像窗口设为p的区域即可。
  2. 纹理采样。首先按照正常的 方式渲染出o和p到一个RT中,然后再进行一个后处理的pass,对上一步得到的RT进行采样(类似于Shadow Map)。当然,这里也会有under-sampling的问题,但是从摄像机视角来看,分辨率总是一致的,因此不会有太大的走样。
  3. 修改观察矩阵和投影矩阵,这个应该是最简单的了,怎么修改下面会具体讲(都可以利用api而不需要手动对矩阵进行修改)。

现在来详细说说第三种方法。在正常的渲染模式下,摄像机的方向v以及投影近平面n的关系如下图所示:

在上图中,摄像机的方向v正对着物体o,投影近平面n与v相垂直,且v与n的交点刚好位于n的正中心。为了渲染出涂鸦的草图,我们需要做以下调整:

  1. 将摄像机的方向v调整到与p所在的平面相垂直。这个很简单,一个LookAt或者SetDirection之类的函数就搞定。注意,若新的视线方向与y轴平行(即p位于xz平面),最好重新设置一下摄像机的up vector,否则可能会出错。
  2. 调整投影近平面,使得摄像机的观察范围正好将p包括进内。这个可以用glFrustum,setFrustumExtents之类的函数进行设置。

调整后的摄像机观察方向以及投影近平面如下图所示,此时v与n的甚至连交点都没有了。

好了,现在再来渲染一下看看,虽然看上去可能会有点变形,但是换个角度观察(最好用相机,手机也成,实在不行就闭上一只眼睛),说不定就能发现惊喜,比如下图就是一个例子:(用手机对着显示器拍的,模型是ogre中自带的knot)

最后再帖一个视频,也是ogre中自带的一个模型,效果不太好,将就一看吧:






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