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基于体素锥追踪的全局光照算法

光学学报 2019年第6期39卷 284-293页

作者：桂梅书侯进谭光鸿吴佩军西南交通大学信息科学与技术学院

提出一种全局光照的计算方法,使用体素结构存储简化场景的光照信息,并通过体素锥追踪方法来收集光照信息,计算间接光照。在计算过程中,每帧只更新动态场景的体素结构,既可以支持动态光源,又避免了更新静态场景的时间消耗。通过各向异性... 详细信息

提出一种全局光照的计算方法,使用体素结构存储简化场景的光照信息,并通过体素锥追踪方法来收集光照信息,计算间接光照。在计算过程中,每帧只更新动态场景的体素结构,既可以支持动态光源,又避免了更新静态场景的时间消耗。通过各向异性过滤生成的方向性层级结构,将简化的体素场景及光照信息压缩存储在三维纹理的渐近贴图中,从而减少存储开销。利用体素锥追踪收集体素结构中存储的出射辐射度及遮蔽值来计算环境遮蔽、软阴影等全局光照效果。实验结果表明,所提方法可计算多种全局光照效果,并具有较好的绘制效率,在复杂的场景下单帧时间少于33.3 ms。

关键词：光计算光学数据处理全局光照体素结构体素锥追踪间接光照

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基于梯度图的微结构表面全局光照实时绘制

软件学报 2011年第10期22卷 2454-2466页

作者：王莉莉杨峥马志强赵沁平北京航空航天大学计算机学院虚拟现实技术与系统国家重点实验室北京100191

针对带有微结构表面的几何模型全局光照计算复杂、难以达到实时性要求的问题,提出一种基于高度梯度图分析的全局光照实时绘制方法.首先,定义微结构高度梯度图,并据此构建可见点的局部最高点集合.其次,给出面向微结构表面对象实时绘制的... 详细信息

针对带有微结构表面的几何模型全局光照计算复杂、难以达到实时性要求的问题,提出一种基于高度梯度图分析的全局光照实时绘制方法.首先,定义微结构高度梯度图,并据此构建可见点的局部最高点集合.其次,给出面向微结构表面对象实时绘制的全局光照计算模型,将光照计算近似分解为环境光入射、光源直接光照和一次交互漫反射这3种分量的计算.在环境光计算过程中,提出一种自适应环境光遮挡计算,借助局部最高点集合计算遮挡角.在直接光照中,给出一种微结构阴影的修正方法,搜索入射光方向的最近局部最高点剖面;通过比较剖面内光线投影与局部最高点的遮挡角,近似确定由微结构造成的阴影区域.最后,根据可见点的局部最高点集合确定一次交互漫反射的采样范围,进行渗色处理.整个全局光照计算方法在图像空间完成,较好地利用了延迟着色的思想和GPU并行计算的特点.算法可以在使用低精度几何模型时表现出带有微结构表面的高精度模型的全局光照效果,且适用于动态场景和可变形物体的全局光照计算.

关键词：实时绘制逼真绘制全局光照图像空间环境光遮挡

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基于点的全局光照绘制方法综述

计算机辅助设计与图形学学报 2019年第5期31卷 689-697页

作者：徐翔王璐徐延宁杨承磊孟祥旭山东大学软件学院济南250101 山东大学计算机科学与技术学院济南250101 数字媒体技术教育部工程研究中心济南250101

全局光照的计算是真实感绘制的重要部分,基于点的全局光照算法(PBGI)是一种高效的全局光照计算方法,虽然该方法绘制质量有偏,但以其快速高效、无噪声而被广泛地应用于影视动漫行业.文中总结了PBGI相关工作,并将其分为更复杂的绘制效果... 详细信息

全局光照的计算是真实感绘制的重要部分,基于点的全局光照算法(PBGI)是一种高效的全局光照计算方法,虽然该方法绘制质量有偏,但以其快速高效、无噪声而被广泛地应用于影视动漫行业.文中总结了PBGI相关工作,并将其分为更复杂的绘制效果、基于点的绘制优化、基于众核的加速优化和PBGI存储优化4类方法进行对比分析;进一步地,从绘制速度、绘制质量、算法并行度、绘制场景规模和算法实验难度5个方面对上述4类PBGI方法进行对比分析;最后指出该方法目前面临的问题和挑战,为后期的研究提供思路.

关键词：真实感绘制全局光照基于点的全局光照

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利用形状因子采样的实时全局光照绘制

计算机辅助设计与图形学学报 2011年第6期23卷 941-948页

作者：吴向阳柴学梁王毅刚张龙杭州电子科技大学图形图像研究所杭州310018

为了对物体表面材质进行实时编辑,提出一种动态光照和任意视点条件下的实时全局光照算法.该算法预计算各面片的形状因子,并存储其中较大的形状因子值和相应的面片号,这些面片是光照贡献最大的面片.一次间接光照利用这些面片计算,并用亮... 详细信息

为了对物体表面材质进行实时编辑,提出一种动态光照和任意视点条件下的实时全局光照算法.该算法预计算各面片的形状因子,并存储其中较大的形状因子值和相应的面片号,这些面片是光照贡献最大的面片.一次间接光照利用这些面片计算,并用亮度补偿策略增加计算精度,而二次及多次间接光照则用近似公式估算,整个光照计算过程在GPU中完成.实验结果表明,文中算法在视点改变、光照改变和材质改变情况下,对静态场景能获得逼真的实时全局光照绘制效果.

关键词：全局光照实时形状因子动态光源 CUDA

包含反射、折射和焦散效果的全局光照快速绘制方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2013年第8期25卷 1121-1127页

作者：李瑞瑞秦开怀张一天清华大学计算机科学与技术系北京100084

基于分治的思想,提出一种能够交互绘制直接光照、间接光照、反射、折射、焦散等多种效果的全局光照近似计算方法.该方法采用粗粒度的体结构来模拟低频间接光照,利用细粒度的图像对场景进行采样,计算反射、折射和焦散效果;将粗粒度的体... 详细信息

基于分治的思想,提出一种能够交互绘制直接光照、间接光照、反射、折射、焦散等多种效果的全局光照近似计算方法.该方法采用粗粒度的体结构来模拟低频间接光照,利用细粒度的图像对场景进行采样,计算反射、折射和焦散效果;将粗粒度的体采样和细粒度的图像方法相结合,提出了包含多次递归反射、折射的延缓收集缓冲区构建方法、基于体素的双向光照收集方法以及多分辨率自适应光照收集方法.与光子映射方法相比,文中方法更快,针对完全动态的场景绘制速度在10～30帧?s之间;与其他加速单一效果的方法相比,该方法不但可以快速准确地计算间接光照,而且包含了多种镜面效果,绘制效果逼真,显著增强了真实感.

关键词：真实感图形绘制全局光照 GPU加速反射折射焦散

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全局光照下古建筑场景的仿真渲染研究

重庆理工大学学报（自然科学） 2018年第11期32卷 140-146页

作者：汪浩文张捷南京航空航天大学艺术学院南京211106

提出了一种针对古建筑场景的仿真渲染方法,通过对全局光照渲染引擎的渲染原理分析,基于古建的空间造型、材质纹理、色彩扩散关系以及室内外光照等若干因素对古建渲染进行了综合研究,得到一种高效的、具备高真实度的、能够烘托古建历史... 详细信息

提出了一种针对古建筑场景的仿真渲染方法,通过对全局光照渲染引擎的渲染原理分析,基于古建的空间造型、材质纹理、色彩扩散关系以及室内外光照等若干因素对古建渲染进行了综合研究,得到一种高效的、具备高真实度的、能够烘托古建历史文化氛围的仿真渲染思路,为古建的数字化呈现与数字化保护提供可靠的技术支撑。

关键词：全局光照古建筑仿真渲染

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全局光照下的动画渲染技术研究

全局光照下的动画渲染技术研究

作者：袁伟杰天津大学

学位级别：硕士

随着计算机硬件技术的高速发展和计算机图形学研究的深入,计算机动画也得到了突飞猛进的发展,并且有越来越广泛的应用。在使用全局光照算法渲染动画时,不仅面临着计算时间过长的问题,而且需要考虑如何保持动画的时间一致性。围绕着这两... 详细信息

随着计算机硬件技术的高速发展和计算机图形学研究的深入,计算机动画也得到了突飞猛进的发展,并且有越来越广泛的应用。在使用全局光照算法渲染动画时,不仅面临着计算时间过长的问题,而且需要考虑如何保持动画的时间一致性。围绕着这两个问题,在Photon Mapping和光线追踪两种光照计算方法下对高质量的真实感动画渲染做了一些研究。首先在Photon Mapping光照计算方法的基础上,通过分离直接光照和间接光照,分析出渲染过程中噪声的主要来源以及时间开销的主要部分。并且改进了采用一次反射计算光照的Photon Mapping方法,使之可以应用在绑定随机数生成动画的方法中。对于光线追踪方法,本文设计并实现了一个通用的动画渲染系统,该系统能够高效的生成动画,并且保持了动画帧与帧之间的时间一致性。此系统根据“复用”的原则,在保证无偏性的基础上,利用重投影技术,在动画各帧之间复用采样;通过动画渲染队列,完成整个动画的一次性渲染;通过使用KD-Tree有效的组织和管理包括视点变化,物体变化和光源变化的动态场景,并且能够提供高效的光线与多帧动态物体的求交和可见性查询;通过内存的重复利用技术来解决复杂动画渲染时大量内存占用的问题。通过实现基于Path Tracing光照计算方法的动画渲染系统,证明了其它具有精确计算能力的路径追踪方法在该系统中的适用性。

关键词：动画全局光照动态场景重投影

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全局光照绘制中的蒙特卡罗采样与复用算法

全局光照绘制中的蒙特卡罗采样与复用算法

作者：周文言长春理工大学

学位级别：硕士

面光源照射下的三维场景全局光照绘制是目前3D图形学中的重要研究课题之一。全局光照算法主要分为三类:光线跟踪算法,辐射度算法和光子映射算法。其中光线跟踪算法是目前较为流行的算法,但为了很好地绘制出面光源照射下自然的光照效果,... 详细信息

面光源照射下的三维场景全局光照绘制是目前3D图形学中的重要研究课题之一。全局光照算法主要分为三类:光线跟踪算法,辐射度算法和光子映射算法。其中光线跟踪算法是目前较为流行的算法,但为了很好地绘制出面光源照射下自然的光照效果,它需要为每个可视场景点生成大量的光源采样点,这会造成可见性计算开销过大。为了减少蒙特卡罗可见性采样时光源采样点的数量,本文提出一种基于自适应迭代蒙特卡罗可见性采样的全局光照效果绘制算法。首先通过投射阴影光线生成一张三维场景的二值面光源可见性图。然后基于可见性梯度探测算法获得该图中半影的启发式信息。据此,自适应地计算出每个可视场景点需要生成的光源采样点数量,并在两次迭代蒙特卡罗可见性采样后计算出可视场景点的面光源可见性。实验结果表明,该算法可以以更少的光源采样点绘制出真实的全局光照效果。为了获得交互式的绘制速度,本文提出一种基于面光源可见性空间复用的全局光照效果绘制算法。首先设计一种基于交织思想的面光源采样方法。然后采用该方法生成一张面光源-可视场景区域可见性采样图。最后,基于可见性存在空间相关性的特性提出一种可见性滤波估计方法,从而估计出图中每个可视场景点的面光源可见性百分比。实验结果表明,该算法能够显著减少面光源可见性的计算量,交互式地绘制出真实的全局光照效果。

关键词：全局光照光线跟踪可见性蒙特卡罗采样空间复用

辐射度技术用于随机分维几何面的全局光照计算

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计算机学报 1995年第5期18卷 321-329页

作者：吴恩华中国科学院软件研究所计算机科学开放实验室中国科学院计算技术研究所CAD开放实验室

分维几何为模拟自然形体和景物提供了十分卓越的工具．然而，分维几何的造型是一个无限细分的随机造型过程，这就为分维几何的绘制带来了极大的困难．到目前为止．只有某些特殊的光线跟踪技术能够用于绘制分维几何曲面，主要产生高光效... 详细信息

分维几何为模拟自然形体和景物提供了十分卓越的工具．然而，分维几何的造型是一个无限细分的随机造型过程，这就为分维几何的绘制带来了极大的困难．到目前为止．只有某些特殊的光线跟踪技术能够用于绘制分维几何曲面，主要产生高光效果．本文首次提出了用于绘制分维曲面的辐射度技术．该技术将漫反射的计算与随机分维造型紧密结合起来，使逐步求精的辐射度技术自然地融合于分维曲面生成的求精过程中．该技术的关键是解决分维曲面细分的辐射度能量再分布问题．本文给出了其能量再分布算法，并成功地实现了分维几何面的辐射度技术．其示例的测试结果说明，该方法具有良好的效率．该技术的实现增强了辐射度图形表达真实感的能力并且提高了辐射度技术的实用性．

关键词：辐射度分维几何全局光照计算机绘图