延迟光照技术及其在虚拟漫游中的应用

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虚拟现实系统,计算机游戏技术等都离不开对光照效果的模拟,对光照模拟的深入研究综合体现了当代计算机图形学的发展水平,具有重要的理论和实践意义。然而,真实感光照模拟因在实时图形渲染中计算过于复杂,而使其在实时系统中的应用成为了图形学中的一个难点问题。因此众多学者致力于研究如何在保证较高画面质量的同时有效提高光照模型的计算速度和绘制速度。   在实时大规模场景真实感渲染的背景下,针对多种光照模型进行的对比性研究表明:在场景复杂度较高,光源数量较多的情况下,延迟光照技术是进行实时光照计算的最佳方法之一。作为一种光照模型的加速计算方法,延迟光照技术不再是基于顶点进行模型计算而是基于片元来计算光照,使得光照模型的计算分解为几何计算和光照计算两个阶段;并使前者在预处理阶段集中进行,从而大大降低了绘制时的光照模型实时计算量。结合最新的可编程图形硬件,提出本文的研究目标:基于延迟光照模型方法,结合GPU编程技术,实现实时真实感多光源光照效果模拟;在实现复杂场景真实感渲染的同时,使运算速度能够满足虚拟现实系统中实时漫游的要求。   本文的主要研究成果是:提出并实现了一种基于延迟光照的局部光照模型算法,用多个绘制目标实现了硬件加速,完成了多光源实时光照计算。且在预处理过程中采用优化的G-Buffer存储设计减少纹理所占的显存空间,从而减少了计算过程中存储和载入纹理信息的时间。之后将延迟光照技术应用于虚拟漫游中,为场景中添加多个点光源,达到多光源实时绘制的目的。实验证明,该方法在取得较好光照效果的同时,计算可以满足实时性的要求。
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