面光源图像空间绘制技术研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lengyue982
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真实感绘制一直是计算机图形学的一项基本研究内容。它首先在计算机中构建场景的几何模型,然后根据假定的光照条件,计算在最终图像上可见的各物体表面的光亮度,并使用纹理映射、阴影生成等技术来丰富细节,使观者产生眼见其物,身临其境的视觉效果。   由于光源在日常生活中的普遍存在性,在计算机真实感图像生成技术中,要逼真的反映真实世界,光源效果就自然的成为一项必不可少的重要内容。光源的主要绘制效果是阴影——阴影可以提示场景中各个物体的相对空间关系、阴影接收者的形状、对当前视点不可见的一些扩展信息,以及光源的位置、亮度、形状、大小等。   根据产生阴影的光源不同,阴影可以分为两大类:由点光源或方向光源所产生的硬阴影以及由面、线等具有一定大小的光源所产生的软阴影。目前,有关硬阴影的研究已经趋于成熟,而在面光源的强度和颜色以及场景都动态变化的情况下实时生成高质量的软阴影却依然是众多研究者的努力方向。面光源绘制效果的计算需要沿着面光源对无限小的点进行积分以得到所有着色点的可见性信息和光亮度,目前还很难得到较高帧率的、物理精确的绘制结果。   本文针对图像空间绘制技术中可见性积分的计算不能达到实时,并且无法捕捉由于面光源上辐射度变化而产生的着色点亮度变化这两个问题,提出了一种基于自适应的空间划分技术的、在图像空间中对动态面光源效果进行绘制的方法。该算法将场景中的物体根据深度及分布情况,自适应地划分为非均匀的体素,同时构建场景中深度和法向变化量的多级纹理,并利用存储在这些体素和纹理中的信息来对着色点进行快速的可见性积分和相应的光照度计算。相比于传统的软阴影绘制算法,本算法在具有良好的实时性的同时,亦能捕捉到场景中的细节信息。本文算法在图形处理器上完成所有计算,具有良好的可扩展性。
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