动态场景的全局光照实时绘制

《动态场景的全局光照实时绘制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江大学硕士学位论文动态场景的全局光照实时绘制摘要三维场景的全局光照计算不仅考虑当前着色点的直接入射光照，还涉及环境中其它景物对着色点的间接光照或遮挡的影响，因而可以模拟比局部光照更真实的效果，如透明物体的折射和反射，半透明物体的子表面散射，阴影等。由于其计算复杂度远远超过了局部光照计算，传统上全局光照明模拟难以同时获得实时的绘制效率和逼真的效果。尽管人们针对光线跟踪、辐射度、光子映射等全局光照绘制方法提出了许多加速方案，但还是无法被应用到游戏、虚拟现实等实时性要求很高的应用。近年来流行的预计算技术部分地解决了静态场景的全局光照明计算，但无法直接适用于动态

2、场景。GPU(GraphicsProcessUnit)在近几年极大地推动了计算机图形学的发展。尽管它采用了局限性大的SIMD(SingleInstructionMultipleData)架构，但这也使得它的并行性及处理速度远远高于CPU。本文以GPU为基本工具加速动态场景的处理及绘制，提出了一系列不同全局光照效果的算法，包括动态透明物体、动态半透明物体及复杂光照条件下动态场景的软阴影生成等：·提出一个改进的可形变透明物体的二次折射计算、动态环境映射算法，以及在环境映射中的视点与参照点偏差问题的解决方案；●提出一个基于绘制到纹理技术的予曲面散射模型两步绘制法

3、，能实时高质量地绘制可形变半透明景物；·针对现有阴影模拟算法在真实感及灵活性上的缺陷，提出了各向异性的遮挡度计算方案，结合球谐压缩的复杂光照环境，可获得场景各点的光亮度衰减值，能实时生成复杂光照条件下的阴影。关键词实时绘制，全局光照，透明，半透明，BSSRDF，阴影，GPU浙江大学硕士学位论文动态场景的全局光照实时绘制AbstractGlobalilluminationplaysallimportantrolein3Dgraphics．Comparedwithlocalillumination，globalilluminationconsidersnoto

4、nlydirectlighting,butalsoinfluencefromindirectlightsandocclusion．Thus，itCallsimulatemorerealisticeffects，forinstance，refractionandreflectionoftransparentobjects，sub—surfacescatteringoftranslucentobjectsandshadow．Asitscalculationcomplexityisfarmorethanthatoflocalillumination，thereh

5、asbeenyetfewsatisfyingsolutionwhichachieveshi【ghqualityandperformancesimultaneously．Althoughresearchershaveproposedmanyaccelerationapproachestowardsraytracing,radiosity,photonmappingetc，real—timeframeratesisfarfromachieved，saynothingofinteractiveapplicationsasvideogames，virtualrea

6、lityandsoon．Recentlydevelopedprecomputedtechniquespartlysolvedthisproblemforstaticscenas，butarenotsuitablefordynamicscenes．Since2000，computergraphicshasbeenpromotedgreatlybyGPU(GraphicsProcessUnit)．AlthoughGPU’sSIMDfsingleInstructionMultipleData)structurelimitsitsflexibility,itals

7、omakesGPUhavefarhigherparallelspeedthanCPU．Inthispaper,wetakeadvantageofGPUtoaccelerateglobalilluminationofdynamicscenes，including：●Wepresentanimprovedsecond-refractioncalculationapproachfordynamictransparentobjects．Wealsointroduceatechniqueofreferencepointbiasinenvironmentmapping

8、．●Weproposeatwo-passsub-surfacesc