使用半球谐函数进行的快速全局照明计算

提出一种基于蒙特卡洛积分,利用半球谐函数对光滑平面进行的快速全局照明计算方法。该方法通过在光滑平面上的辐亮度进行取样,然后把其放进高速缓存器中,经过计算再对其它点进行插值。为了提高计算速度,物体表面的入射辐亮度被半球谐化,并且物体表面的双向反射率分布函数也被定义成两个半球面上的笛卡儿积。插值时,利用梯度方向插值,并且用了一种简便的方法来计算一个点的梯度。该方法能极大提高了全局照明的计算速度。这对于照明工程、高质量的动画制作及虚拟现实等领域都具有非常广阔的应用前景。     

快速全局照明计算方法

提出一种新的蒙特卡洛光线跟踪计算方法.该方法利用半球谐基函数对入射光线正交化,利用两个半球上的笛卡儿积来定义物体表面的双向反射率分布函数.对光滑平面上的辐亮度进行取样,然后把其放进高速缓存器中,经过计算再对其它点进行插值.插值时,利用梯度方向插值,并且用了一种简便的方法来计算一个点的梯度.该方法能极大地提高全局照明的计算速度.该方法对于照明工程,高质量的电影动画及游戏制作及虚拟现实等领域都具有非常广阔的应用前景.     

可变材质的实时全局光照明绘制

现有的基于预计算的全局光照明绘制算法都假设场景中物体的材质固定不变,这样,从入射光照到出射的辐射亮度之间的传输变换就是线性变换.通过对这种线性变换的预计算,可以在动态光源下实现全局光照明的实时绘制.但是,当材质可以改变时,这种线性变换不再成立,因此,现有算法无法直接用于动态材质的场景.提出了一种方法:在修改场景中的物体材质时,可以实时得到场景在直接光照和间接光照下的绘制效果.将最终到达视点的辐射亮度根据其之前经过的反射次数及相应的反射材质分为多个部分,每个部分和先后反射的材质的乘积成正比,从而把该非线性问题转化为线性问题.又将所有可选的材质都表示为一组基的线性组合.将这组基作为材质赋予场景中的物体,就有各种不同的组合方式,预计算每种组合下所有部分的出射辐射亮度.在绘制时,根据各物体材质投影到基上的系数线性组合预计算的数据就能实时得到最终的全局光照明的绘制结果.该方法适用于几何场景、光照和视点都不发生变化的场景.使用双向反射分布函数来表示物体的材质,不考虑折射或者半透明的情况.该实现最多包含两次反射,并可以实时绘制得到一些很有趣的全局光照明效果,比如渗色、焦散等等.     

空间动态可变材质的交互式全局光照明绘制

提出了一种空间动态可变材质的交互式全局光照明绘制算法.如果在绘制过程中允许用户对物体的材质作修改,并且对一个物体的不同部分的材质作不同的修改,则称为空间动态可变材质.由于最终出射的辐射亮度和材质呈非线性关系,因此现有许多交互式全局光照明算法不允许用户修改物体的材质.如果一个物体各部分的材质可以不相同,那么材质对最终的出射的辐射亮度的影响更为复杂,目前没有任何交互式全局光照明绘制算法能够在绘制过程中对一个物体不同部分的材质作不同的修改.将一个空间动态可变材质区域划分成许多子区域来近似模拟,每个子区域内部材质处处相同.光在场景传播过程中可能先后被不同的子区域反射,并以此将最终出射的辐射亮度分为许多部分.用一组基材质来线性表示所有的材质,这组基材质被赋予场景中的所有子区域,从而得到不同的基材质的分布.预计算所有这些基材质分布下的各部分最终出射的辐射亮度.绘制时根据各子区域材质在基材质上的系数组合相应的预计算数据,就能交互式绘制全局光照明效果.     

基于BRDF 和GPU 并行计算的全局光照实时渲染

基于光线追踪,将屏幕图像像素分解为投射光线与场景对象交点面片辐射亮度和 纹理贴图的合成,每个面片的辐射亮度计算基于双向反射分布函数(BRDF)基的线性组合,并通 过图形处理器(GPU)处理核心并行绘制进行加速,最后与并行计算的纹理映射结果进行合成。 提出了一种基于BRDF 和GPU 并行计算的全局光照实时渲染算法,利用GPU 并行加速,在提 高绘制效率的前提下,实现动态交互材质的全局光照实时渲染。重点研究：对象表面对光线的 多次反射用BRDF 基的线性组合来表示,将非线性问题转换为线性问题,从而提高绘制效率; 利用GPU 并行加速,分别计算对象表面光辐射能量和纹理映射及其线性组合,进一步提高计算 效率满足实时绘制需求。     

面向分布存储系统的全局数据分布

提出了一种全新的全局数据分布分析框架——多节点分布分析,它以数组引用和循环为分析对象,以ADPG为基础,MDG为核心,数组关联为纽带,把全局分布分析转化为分层次的节点间分布分析,通过0-1规划求解,建立并极大地简化了全局数据分布模型。     

一种基于多关联规则的全局快速分类算法

提出了一种分布多库环境下的全局库分类规则发现算法——FGCMAR。FGCMAR在各个站点采用CMAR算法分别生成频繁模式树,并在各个站点间传送条件模式基来形成全局条件频繁模式树,最终通过挖掘条件频繁模式树来得到全局分类规则。该算法能够有效的减小网络通信量,提高挖掘效率。理论分析和实验结果表明该算法是有效可行的。     

一种基于空间索引技术的全局光照快速绘制算法

在研究分析各种光照模型算法的基础上,提出一个基于对场景空间规则划分索引及建立光粒子空间分布,并以此进行全局光照计算的模型,其中包括提出一种从光源自适应地发射光粒子的模式和基于空间分割索引传播存储光粒子的技术,以及从视点出发的空间索引定位光粒子的收集显示方案.在算法实现的过程中,由于采用了场景空间规则划分的有序索引、对光...     

基于梯度图的微结构表面全局光照实时绘制

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.     

包含反射、折射和焦散效果的全局光照快速绘制方法

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.     

基于直接光照的全局光照模拟

根据间接光照分布在空间的各个方向、没有明确的方向性、在各个方向上光照强度分布比较均匀的特点,提出采用灯光阵列的方法,通过GPU硬件加速计算其直接光照效果,达到快速模拟全局光照的目的。实验结果表明,与常规的渲染算法比较,该方法在取得较好视觉效果的同时提高了渲染速度。     

Efficient Glossy Global Illumination with Interactive Viewing

The ability to perform interactive walkthroughs of global illumination solutions including glossy effects is a challenging open problem. In this paper we overcome certain limitations of previous approaches. We first introduce a novel, memory- and compute-efficient representation of incoming illumination, in the context of a hierarchical radiance clustering algorithm. We then represent outgoing radiance with an adaptive hierarchical basis, in a manner suitable for interactive display. Using appropriate refinement and display strategies, we achieve walkthroughs of glossy solutions at interactive rates for non-trivial scenes. In addition, our implementation has been developed to be portable and easily adaptable as an extension to existing, diffuse-only, hierarchical radiosity systems. We present results of the implementation of glossy global illumination in two independent global illumination systems.     

基于信息熵的蒙特卡罗全局光照的自适应抽样

在真实感图形生成领域里，蒙特卡罗方法是计算整体光照问题的极佳选择。但是，在用基于蒙特卡罗的全局光照算法生成的图像中，当没有足够多的采样量的时候，存在大量的噪声。自适应抽样方法是减少这种噪声的一种很好的方法。该文提出了一种新的基于信息熵的自适应抽样算法。实验结果表明，该方法的效果优于香农信息熵等经典方法。     

蒙特卡罗与准蒙特卡罗相互融合的整体光照计算

蒙特卡罗方法具备普适性、鲁棒性以及与问题复杂度无关性等优点,非常适于十分难解的整体光照计算问题,但缺点是生成图像随机噪声大．准蒙特卡罗方法计算连续被积函数低维积分的收敛速度快于蒙特卡罗方法,但不适于直接求解复杂的整体光照计算问题．文中研究蒙特卡罗整体光照计算最根本环节,即随机游动的抽样模式,提出融合蒙特卡罗与准蒙特卡罗的两种通用的新型整体光照计算策略．两种新型策略可以应用于所有基于蒙特卡罗的整体光照算法,不仅能够降低生成图像的随机噪声,而且实现简单、不增加计算和存储开销．     

Instant Caching for Interactive Global Illumination

The ability to interactively render dynamic scenes with global illumination is one of the main challenges in computer graphics. The improvement in performance of interactive ray tracing brought about by significant advances in hardware and careful exploitation of coherence has rendered the potential of interactive global illumination a reality. However, the simulation of complex light transport phenomena, such as diffuse interreflections, is still quite costly to compute in real time. In this paper we present a caching scheme, termed Instant Caching, based on a combination of irradiance caching and instant radiosity. By reutilising calculations from neighbouring computations this results in a speedup over previous instant radiosity‐based approaches. Additionally, temporal coherence is exploited by identifying which computations have been invalidated due to geometric transformations and updating only those paths. The exploitation of spatial and temporal coherence allows us to achieve superior frame rates for interactive global illumination within dynamic scenes, without any precomputation or quality loss when compared to previous methods; handling of lighting and material changes are also demonstrated.