小议基于真实感技术的渲染引擎的架构与开发

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1、电子科技大学硕士学位论文基于真实感技术的渲染引擎的架构与开发姓名：邱捷申请学位级别：硕士专业：计算机软件与理论指导教师：陈雷霆20060104电子科授大学硕士学位论文摘要真实感渲染技术是计算机图形学的核心和基础。从影视特效，广告动画到建筑CAD，机械设计，数字娱乐，真实感渲染技术都超着重要且不可替代的作用。因此，对真实渲染技术的研究及实现不仅具有极高的技术价值，也具有极高的商业价值。由于真实感渲染技术是一门涉及多学科，多领域的综合性科学，设计一款基于真实感渲染技术的应用软件是一件庞大，复杂的工程。到目前为止，国内还没有一款商业级的相关软件，对这个领域

2、的研究和探索都处于相当初级的阶段。CLRE(CoagelLightRayTracingEngine)是一款由本文作者自主研发的基于真实感算法的渲染器。该项目基于c++开发，目前只有Windows版本。CLRE使用基于MonteCarlo积分技术的并行式光线追踪作为其核心渲染算法，通过结合光线追踪算法和辐射度算法的优点，达到了较高的渲染质量。同时CLRE通过从底层对MonteCarlo积分算法的分析和推导，为减小该技术产生的误差专门建立了特殊的全局光线跟踪算法。CLRE在渲染前期通过引入信号分析领域的相关技术，通过对二维平面的采样使得并行式光线追踪技术

3、在保持效率的前提下能极大的提高最终图像质量：在渲染中期通过结合光谱分析学等相关领域技术，使用一种高效灵活且高质量的方式保存场景中的光照和颜色信息；在渲染后期通过结合人体生理感应和物理颜色学等领域的相关技术，通过对图像信息的再处理，是最终渲染结果能高质量的还原在当前的外部显示设备(CRT，LCD)上。本文首先会对真实感渲染技术作一个大概的介绍，接着对CLRE的软件架构，模块功能，创新技术和渲染流程进行全面的描述。在此基础上，本文对渲染流水线上每个模块都进行细致的分析和架构。由于cLRE是基于流水线设计的，在流水线上每个模块都有互不相交的功能，本文会给出

4、每个模块的执行流程(伪代码)和接口设计(UML)。由于篇幅所限，本文对～些基础算法不再详细描述(如信号采样还原原理，MonteCarlo积分算法等)，而主要针对CLRE中的创新技术进行描述。关键词：真实感光线追踪渲染辐射度光照模型摘要ABSTRACTPhysically‘basedrendertechnologyisthecoreandfoundationofcurrentcompmergraphics．Ithasthekeyroleinmanyfieldsasmovieeffects，CAD，mechanicdesign，advenisemem，d

5、igitalentertainmentandsoon．Researchingandimplementingofitarenothavingincrediblevalueintechnologybutalsothesalneforcommerce．Unfortunately,aphysically—basedrenderapplicationissocomplexanddifficulttoarchivesincethecross．domainatcribmeofthistechnology．CLRE(CoagelIaghtRayTracingEngi

6、ne)isapersonalprojectbasedbythephysically-basedrendertechnology．ItwasdesignedbyC++andhaveonlywindowsversioncurrently．CLREchosetheMomeCarlo—Raytracingasitscorerendertechnology．ThecombinationofRaytracingandradiometrytechnologymadeCLREhasahi曲renderquality．CLREalsousedaspecialstrat

7、egytotracingtheraythatdecreasesthevariantofMonteCarlotechnology．Attheprophase，CLREintroducedsomeideasbasedonsignalprocessingtobenefittheRaytracingfragment’squalityandperformance．Inthememphase，CLREusedSPD(speculatepowerdistribute)todescribedthecolorandlight，thissuccessfullyledth

8、eefforttoimprovethefinalresultonlywithalowcost．CLREuse