基于延迟着色和屏幕空间环境光遮蔽技术的渲染系统研究.pdf

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1、密级桂林电子科技大学硕士学位论文题目基于延迟着色和屏幕空间环境光遮蔽技术的渲染系统研究（英文）Areal-timerenderingsystembasedonDeferredShadingandScreen-SpaceAmbientOcclusion研究生学号:1108521202研究生姓名:冯时指导教师姓名、职务:湛永松教授申请学位门类:工学学科、专业名称:软件工程提交论文日期:2014年10月论文答辩日期:2014年12月万方数据万方数据摘要摘要渲染是计算机图形学领域的重要研究内容之一。在传统的渲染方法中，首先是对三维空间点进行剪裁，再进行着色处理，属于前向着色（ForwardSh

2、ading）。场景越复杂，则前向着色处理的工作量越大。针对该问题，近年来延迟着色技术（DeferredShading）获得了研究者们的广泛关注。在延迟着色中，需要将摄像机空间的点进行光栅化处理，经转化为屏幕空间坐标后再进行绘制，从而减少计算工作量并提高渲染效率。通过开展延迟着色技术的研究，能有效解决传统渲染方法中所存在的光照计算复杂度高，尤其是复杂场景多光源情况下计算量过于复杂的问题，以满足渲染系统对真实感和实时性的双重要求。屏幕空间环境光遮蔽（ScreenSpaceAmbientOcclusion，亦被称为SSAO）技术能以较低的计算代价实现类似于全局光照明的绘制效果，在近年也成为了

3、图形学领域的一个研究热点。基于SSAO技术实现的渲染系统不但能实现较好的视觉效果，还能保证绘制效率，实用性较强。在本文工作中，将主要基于前人研究成果及结合个人应用创新，提出一种基于延迟着色和屏幕空间环境光遮蔽技术的渲染方法并实现相应系统。利用延迟着色技术，能将传统渲染方法的逐顶点光照计算转由逐像素光照计算完成，有效降低了渲染系统的着色计算负荷。在渲染后处理阶段，采取环境光遮蔽技术，能以较低的计算代价实现类似全局光照的绘制效果。通过将逐像素光照计算与环境光遮蔽技术进行有机结合，不但能有效解决传统的前向着色方法中所存在的光照计算复杂度高，尤其是复杂场景多光源情况下计算负荷过大的问题，还能够

4、通过较低的计算代价实现类似于全局光照明的效果。基于该方法实现的渲染系统，既保证了较好的视觉真实感，又能获得较高的实时绘制效率。关键词：延迟着色；屏幕空间环境光遮蔽；光照；渲染；计算机图形学I万方数据AbstractAbstravtAsoneoftheimportantresearchcontentsinthefieldofComputerGraphics,renderinghasattractedtheattentionofmanyresearchers.Intradition,theflowchartofrenderingisclippingatthefirstandshadingt

5、hesecond,whichisnamedasforwardshading.Obviously,theoverloadofforwardshadingisrelatedtothescenecomplexity.Aimingatthisquestion,extensiveattentionfromresearchershasbeenpaidtodeferredshadingtoimprovetherenderingefficiencyinrecentyears.Bydeferredshading,rasterizationshouldbecompletedbeforeshading.As

6、aresult,therenderingcostisreducedeffectivelyandefficiencyisimproved.Moreover,theScreenSpaceAmbientOcclusion(SSAO)hasbeenahottopicinComputerGraphics.BythetechnologyofSSAO,thesimulationofgloballightingcanbeachievedatalowcost,andtherenderingapplicationsbasedonSSAOisrobustandeffective.Inthispaper,ar

7、eal-timerenderingmethodwhichcombinesdeferredshadingwithScreenSpaceAmbientOcclusion(SSAO)isproposedtoimprovetherenderingefficiencyforcomplexscenewithmultipledynamicalilluminations.Bydeferredshading,therenderingcostcanbereduce