试论光径复用在真实感图形绘制中的应用

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1、天津大学硕士学位论文光径复用在真实感图形绘制中的应用姓名：李朋申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：徐庆20060201中文摘要真实感图像绘制主要有两个任务：真实物体的物理属性的模拟和绘制加速算法的研究。物体的物理属性包括物体的形状，光学性质、表面的纹理和粗糙程度，以及物体间的相对位置、遮挡关系等等，从绘制方法上看有模拟光的实际传播过程的光线跟踪法，也有模拟能量交换的辐射度方法；但是无论光线跟踪还是辐射度算法在真实感图形绘制过程中都需要大量的计算资源，所以力求能在最短时间内绘制出最真实的场景成为真实感图形绘制领域的一个研究重点。本文主要研究内容是利用光径复用技

2、术来加速真实感图形的绘制。在论文中首先介绍了光线跟踪算法的实现原理，并且分析了光径复用技术在光线跟踪算法中的可行性。以光线跟踪为算法核心的整体光照算法是真实感图形技术的主要分支，pathreuse算法在图形绘制过程中可以做到兼顾生成图形的质量和图像的绘制效率问题，所以pathreuse算法的研究具有重要意义。在pathreuse算法中关键的部分是如何保证在复用的过程中光径积分运算的无偏性，即我们的复用不是光径积分值的简单的求和再平均的过程。并且我们针对pathreuse算法在某些复杂场景的出现的问题进行了深入的分析，通过大量的实验和一些创新性理论的引入，我们对算法中的某

3、些不足之处做出了一些卓有成效的改进，取得了一些有意义的结论。关键词：真实感整体光照光线跟踪光线微分纹理映射ABSTRACTThegenerationofphoto-realisticimageshasbeenoneofthemaingoalsofcomputergraphicsformanyyears．Inordertogetphoto—realisticimages，weneedalgorithmsthatcallproducethemostconvincingimages．Thesealgorithmsarebasedonasimulationoflighttran

4、sportaccordingtothelawsofphysics．Andintheotherhand，weshoulddoourbesttoimprovethespeedofrendering．。Wedescribeanewaccelerationtechniqueforrenderingalgorithmslikepathtracing．thatusessocalledgatheringrandomwalks．Usuallyinpathtracing，eachtracedpathisusedinordertocomputeacontributiontoonlyasin

5、glepointonthevirtualscreen．WeproposetocombinepathstTacedthroughnearbyscreenpointsinsuchawaythateachpathcontributestomultiplescreenpointsinaprovablygoodway,Ourapproachisunbiased．ItcomplementspreviousimagenoisereductiontechniquesforMonteCarloraytracing．Weobservespeed-upsinthecomputationofi

6、ndirectillumination．KEYWORDS：Photo-realistic，GlobalIllumination，PathTracing，PathReuse，RayDifferential，TextureMapping．独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤生盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：套RR签字日期：

7、如口‘年z月拶日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解鑫壅盘茔有关保留、使用学位论文的规定。特授权鑫洼盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：否Ra签字目期：枷彩年Z月W日导师签名：编k签字日期：7耐年钞月24日天津大学硕士学位论文第一章绪论1．1概述第一章绪论真实感图形学是计算机图形学中的一个重要组成部分，它的基本要求就是在计算机中生成三维场景的真