一种基于VR技术的游戏个性化3D着色方法与流程

本发明涉及游戏设计领域，尤其涉及一种3D游戏着色方法。

背景技术：

游戏虚拟世界模型构建，是指在游戏世界中建立各种场景、建筑、物品、武器以及角色等元素。通常的游戏模型设计需经历从2D原画设计、3D建模、到贴图着色的过程。如在此过程中增加骨骼绑定与动作设计等步骤，整个模型的设计制作周期将会十分漫长，且模型设计过程也会相应地变复杂。

尤其，对于游戏模型着色而言，传统的做法必须首先完成2D画图着色，再通过3Dmax等编辑软件读入2D着色模型，最终才能通过3Dmax等软件在已经建设好的3D模型或场景上贴图，以实现3D着色。

当存在游戏相关场景或模型着色效果无法满足设计要求时，现有的着色方法必须从2D画图着色的步骤重新开始，慢慢推进至3D模型贴图。整体的2D绘画过程中，需要设计者具备较强的立体色彩应用能力，或对游戏场景具备充分的总体搭配想象力。而且现有的着色步骤，在完成游戏整体着色时，过程仍显复杂：一个重要的游戏角色或场景可能需要前后反复数十次才能最终完成。

当前游戏元素着色步骤主要存在以下问题：

1)流程复杂：无法适应艺术个性化发挥。

2)工期较长：游戏着色，尤其重要的角色模型需要反复进行2D画图/上色、软件读入、3D建模贴图和拼接等步骤。

3)设计者压力大：相关设计者，尤其是2D原图上色过程中，需要有立体思维和总体搭配意识，需要较高的设计水平。

VR技术，即虚拟现实技术，随着相关硬件水平力的不断提升和头盔等终端的普及，近几年得到迅猛发展。但其工业应用仍处于初期阶段，应用领域也相对较窄。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于VR技术的游戏个性化3D着色方法，以避免传统2D画图着色设计、软件读入、3D建模或场景贴图实现等游戏元素着色步骤造成的不必要的反复。本方法可简化游戏着色设计过程中进行颜色替换、修改、添加等操作步骤，而且克服了现有游戏设计运作流程对设计人员艺术性发挥的限制，赋予游戏元素更加生动活泼的特性。

通过本方法，设计人员可佩戴VR头盔，直接完成对游戏元素的3D渲染，对游戏世界中的各个元素直接进行着色。本方法略去了2D绘画着色、3D贴图和最终拼接的过程，采用类似于制作大型水彩画的模式完成整体的个性化着色。本方法通过直观的3D效果、远近关系和周边搭配手段提供类似于玩游戏的游戏个性化3D着色设计体验。

本方法具体步骤如下：

构建游戏三维模型：在游戏二维原图模型的基础上增加高度坐标或纵深坐标，构建游戏三维模型，并将所述游戏三维模型划分为三角棱锥单元，将各三角棱锥单元按照其重心所处坐标进行标记；

三维空间着色：通过游戏引擎底层技术，通过VR设备，分别对所述游戏三维模型中的每一个三角棱锥单元进行着色；

存储着色数据：记录所述每一个三角棱锥单元的着色数据，将所述着色数据与所述三角棱锥单元的标记组合为三维色彩矩阵，存储所述三维色彩矩阵；

输出着色结果：按照所述三维色彩矩阵，通过VR设备，输出所述每一个三角棱锥单元的着色填充结果。

进一步的，所述构建游戏三维模型的步骤中，将所述游戏三维模型划分为三角棱锥单元需满足：相邻的两个三角棱锥单元共用一个面。

在此基础上，所述输出着色结果的步骤中，若相邻的两个三角棱锥单元的着色数据相同，则将所述的相邻的两个三角棱锥单元中的相邻部分按照所述着色数据所对应的颜色进行填充；

若相邻的两个三角棱锥单元的着色数据不同，则将所述的相邻的两个三角棱锥单元中的相邻部分按照所述两个着色数据进行渐变填充。这里，渐变填充是指一个三角棱锥单元的颜色从其自身着色数据所对应的颜色逐渐向其相邻三角棱锥单元着色数据所对应的颜色过度。

其中，所述相邻部分指接近其相邻的三角棱锥单元的部分，相邻部分的大小为所述三角棱锥单元体积的1/4。

其中，所述游戏引擎底层技术包括Unity3D(一个由Unity Technologies开发的一个让玩家轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具)、Unreal ENGINE(即Unreal，中文名称为虚幻引擎)。

进一步的，为方便设计者进行着色设计，本方法所述VR设备包括VR头盔以及着色控制单元。

其中，所述着色控制单元包括但不限于操作手柄、位移传感器、眼球追踪仪、脑波扫描仪等。

有益效果

本发明通过VR技术，使得设计者可以直观判断3D着色效果，同时可以通过佩戴VR头盔及相应设备直接在VR设备所呈现的游戏渲染界面对游戏世界直接进行着色渲染。本发明克服了现有游戏着色技术需要对多种游戏模型进行转换而带来的麻烦，简化游戏着色流程，减少模型转换而带来的错误，使得着色效果更加直观，提高游戏设计效率。由于VR模型视角多样，通过本方法，游戏设计者可以直接对游戏中某一元素的多种视角进行联合的渲染着色，渲染效果更佳，效率更高。

具体而言，首先，在构建游戏三维模型的阶段，本发明基于VR技术，直接在原本的二位原图模型上增加一维高度或纵深坐标，将建立起来的三维模型划分为一个个三角棱锥单元。由设计人员直接以一个个三角棱锥单元为着色单元，直接进行着色的设计。着色后，经过存储着色数据的阶段而后，直接由VR设备根据存储的三维色彩矩阵输出，能够直观的展示渲染效果。由此，设计人员可以直接对着色进行修改，省去传统着色设计中反复重新建模、反复进行着色设计的麻烦。

进一步，为增强渲染效果，同时简化三维色彩矩阵，本方法在对相邻的两个三角棱锥单元进行颜色填充时，会根据两个三角棱锥单元的着色数据进行色彩的渐变过度。这样的设计会使得着色后的3D游戏模型视觉效果更好。当然，在三角棱锥单元划分的足够小的情况下，直接使对应的三角棱锥单元按照其着色数据进行填充也能达到类似效果。但这种方式会使得三维色彩矩阵数据量成倍增加，也对设备的运算能力提出了更高要求。

此外，本方法基于通用的游戏引擎底层技术，如Unity3D、Unreal ENGINE等，可使得着色后输出的数据更具通用性。可将着色设计在不同的系统环境下实现兼容，节约研发成本。同时，本方法充分地利用了VR设备(如VR头盔及操作手柄、位移传感器等)，使得设计者能够更直观地进行设计、修改。由于VR技术进行三维呈现时比现有模型更加准确，因而，使用本方法后，着色设计会更加精准。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本申请实施例公开的一种基于VR技术的游戏个性化3D着色方法的流程图；

图2为本申请实施例公开的一种基于VR技术的游戏个性化3D着色方法中颜色立体填充和渐变过程详细流程图；

图3为本申请实施例公开一种基于VR技术的游戏个性化3D着色方法游戏上色的效果图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本实施例中基于VR技术的游戏个性化3D着色方法的流程图。如图1所示，本方法可以根据如下步骤完成游戏三维模型的着色设计：

S101，构建游戏三维模型：在游戏二维原图模型的基础上增加高度坐标或纵深坐标，构建游戏三维模型，并将所述游戏三维模型划分为三角棱锥单元，将各三角棱锥单元按照其重心所处坐标进行标记。这里，如果需要追求着色效果细致、精准，可将划分的三角棱锥单元设计的尽可能的小。如果需要精简数据量，可适当将游戏三维模型划分为较少的三角棱锥单元。划分时需根据游戏三维模型结构进行拟合，以保证着色模型准确。

S102，三维空间着色：通过游戏引擎底层技术，通过VR设备，分别对所述游戏三维模型中的每一个三角棱锥单元进行着色。

S103，存储着色数据：记录所述每一个三角棱锥单元的着色数据，将所述着色数据与所述三角棱锥单元的标记组合为三维色彩矩阵，存储所述三维色彩矩阵。典型的三维色彩矩阵包含各三角棱锥单元的标记(例如三角棱锥单元重心所处坐标(x,y,z))以及标记所对应的着色数据(例如RGB颜色标记(r,g,b),或通用的色彩代码)。组合可以表示为[x,y,z,(s1,s2,s3)]。其中x,y,z分别代表三角棱锥重心的三维坐标点；(s1,s2,s3)是对应的色彩属性，例如(255，255，255)代表白色。

S104，输出着色结果：按照所述三维色彩矩阵，通过VR设备，输出所述每一个三角棱锥单元的着色填充结果。

应当注意的是，在S101构建游戏三维模型的步骤中，将所述游戏三维模型划分为三角棱锥单元需满足：相邻的两个三角棱锥单元共用一个面。

进一步的，在S104输出着色结果时，可以直接按照个三角棱锥的着色数据直接输出对应颜色，也可以通过如下步骤渲染后进行输出。渲染后的色彩会更加柔和，在节约数据量的同时保证视觉效果不受太大影响。具体而言：

所述输出着色结果的步骤中，若相邻的两个三角棱锥单元的着色数据相同(S202)，则将所述的相邻的两个三角棱锥单元中的相邻部分按照所述着色数据所对应的颜色进行填充；

若相邻的两个三角棱锥单元的着色数据不同(S203)，则将所述的相邻的两个三角棱锥单元中的相邻部分按照所述两个着色数据进行渐变填充。即，中心棱锥体靠近颜色不同棱锥体1/4部分基于颜色的关系，采用由中心棱锥体颜色按照色谱逐渐过渡到相邻棱锥颜色的方式填充。

更进一步地，所述相邻部分大小为所述三角棱锥单元体积的1/4。

为增加本方法的兼容性，本方法中所采用的游戏引擎底层技术包括Unity3D、Unreal ENGINE等。

所述VR设备包括VR头盔以及着色控制单元，其中，所述着色控制单元包括操作手柄、位移传感器、眼球追踪仪、脑波扫描仪等。

本申请实施例实际实施的效果如图3所示，设计者面前的人物角色模型即为在设计者VR头盔中显示的效果，设计者可以采用手柄等外设在模型上增加对应的颜色，采用将颜色游戏数值化的模式，赋予游戏各元素，基于VR环境下的数字着色和修改，达到上色存储和修改的统一。

本发明技术方案的优点主要体现在：

本申请提供了一种基于VR技术游戏个性化3D着色方法，将传统的2D原图上色、软件读入和3D模型贴图三个步骤统一，转换成为基于VR头盔等设备，实现游戏元素统一着色，类似于打游戏一样完成个性化3D上色，从根本上实现游戏元素颜色属性立体化。

本发明所提供的基于VR技术的游戏个性化3D着色方法，基于VR技术，借助游戏引擎的VR渲染的游戏着色编辑工具，设计者佩戴VR终端和外设等装置，即可实现类似玩游戏模式的游戏场景和模型的上色操作，相比传统2D原画着色、软件导入和3D模型或场景贴图模式，更加便捷、容易，而且上色效果会更加逼真传神，能够大大减少游戏上色的耗时，并可以有效提高质量。

关键是实现颜色本身的立体化，将传统基于游戏元素表面的着色，深入到基于游戏内部的整体3D着色更加真实，更能满足VR环境下360视角的高精度体验。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。