近年来,基于探针的全局光照算法因其简单高效的特点被广泛应用于实时渲染应用中,如虚拟现实、游戏以及CAD辅助设计等。其基本思想是,通过在场景中离散放置探针对光照信息进行预计算,然后在运行时查询着色点附近若干个探针存储的光照信息进行插值计算而生成全局光照效果。然而,该类算法依赖于逐探针预计算光照信息,导致其难以实时响应动态光照变化。其中,光场探针算法能够生成高质量的间接漫反射和光泽反射效果,但需要逐探针预计算生成更多的信息,包括场景几何、辐射亮度以及辐射照度信息。本文以光场探针算法为研究对象,详细分析该算法逐探针存储的几何信息和光照信息耦合以及相邻探针光照信息冗余等问题,并针对这些问题提出了一种基于Light-G-Buffer的动态光源实时全局光照算法。该算法的基本思想是,对光场探针中几何信息和光照信息的处理方式进行解耦,不在预计算阶段生成辐射亮度信息和辐射照度信息,而是在运行时对其重建,进而实时响应动态光照变化。具体而言,本文的主要工作包括:·首先,本文提出一种新的数据结构Light-G-Buffer,以表达间接光照信息。在运行时生成的Light-G-Buffer存储了从光源处出发的材质信息以及径向距离信息,相比于逐探针存储的辐射亮度场更为紧凑高效,能够准确表达光线一次反射的光照信息。通过光栅化和多渲染目标技术可以在运行时高效更新Light-G-Buffer结构,以响应动态光照变化;·其次,本文基于运行时生成的Light-G-Buffer和预计算的探针几何信息实时重建探针的辐射亮度场以及辐射照度场。一方面,结合这两者信息,本文基于延迟着色方法能计算任意方向光线的入射辐射亮度,从而重建出探针的辐射亮度场;另一方面,在重建的辐射亮度场基础上,本文提出一种并行球谐投影算法,以大幅加速辐射照度贴图的卷积计算,从而重建出探针的辐射照度场。基于重建的辐射亮度场和辐射照度场,本文算法能够准确地生成动态光照下的一次漫反射和光泽反射全局光照效果;最后,在允许一定渲染误差的前提下,实现了多次漫反射效果以及支持多光源场景。一方面,通过假设场景为理想漫反射材质,本文推导出多次漫反射后的探针入射辐射亮度计算公式,并采用分帧计算的策略来实时生成多次漫反射效果;另一方面,针对多光源场景,本文提出一种基于贪心策略的光源聚类方法,基于光源相互距离和可见性等约束条件对光源进行聚类,大幅减少生成Light-G-Buffer的数量,从而提高运行时效率。实验结果表明,Light-G-Buffer结构在存储、更新以及查询上相比于原有光场探针算法具有较大的优势;在Light-G-Buffer的基础上,本文算法能以较高的效率和较低的误差实时重建出光场探针的辐射亮度场以及辐射照度场,生成动态光照下具有多次漫反射和光泽反射的实时全局光照效果;本文提出的光源聚类算法能大幅减少生成Light-G-Buffer的开销,提升多光源场景下的运行时效率。