雨雾天气下光线散射效果的实时绘制

提出一种适用于雨雾天气的天空光照的多粒子散射模型,实现了雨雾场景中大气散射效果及雨后彩虹的真实感绘制.同时,通过对传统点光源单散射模型公式的解析简化,实现了各向异性光源散射效果的实时绘制.最终实时绘制出多种不同条件下真实感较强的雨雾场景.     

多重散射的天空光照效果建模与实时绘制

依据大气散射的物理原理,提出了一种考虑多重散射的天空光照效果建 模与实时绘制方法。该方法首先以太阳和天空光作为光源建立了多重散射的天空光照效果模 型,然后综合多种大气粒子密度, 采用合理的分段采样策略,对天空颜色模型的积分进行简 化,以减少积分近似计算所带来的误差;通过对简化后的模型进行分析提出了采用二维纹理 与三维纹理对光学深度预计算的方法,避免了运行时计算光学深度积分的问题;最后该算法 在GPU 的片段处理器上执行,实现了天空光照效果模型的实时绘制,可以满足各种实时应 用需求。     

GPU单散射并行绘制算法

为了加快介质单散射绘制的速度,提出一种基于GPU的介质单散射并行绘制算法.首先利用光线与场景的交点链表以及光线与介质包围盒的交点计算光线在介质空间中的传播路径;然后进行Ray Marching计算介质单散射光照,使得绘制过程高度并行化.在此基础上,提出图像空间的插值加速算法,利用单散射只与Ray Marching的深度、采样点到光源的距离以及局部介质属性有关的特点,通过定义适当的插值函数在网像空间对像素进行插值,减少Ray Marching的次数,节省绘制时间开销.实验结果表明,文中算法可达到可交互的绘制效率,且不需要预计算,并支持用户在绘制过程中实时修改光照和介质属性,包括各向异性的均匀和非均匀介质.     

真实感雾的实时绘制

提出了一种真实感雾的实时绘制新方法,该方法对以刻画光能穿过雾这类参与介质发生的吸收、自发射、散射和内散射等光学现象的光能传输方程进行一定的近似,利用余弦函数并通过改变其中的相位参数作为衰减系数实现了非均匀、多层次的静态与动态真实感雾的实时绘制。     

一种动态物体次表面散射实时绘制方法

在给出非均匀材质建模描述方法的基础上,通过对光线类型和光的次表面散射物理过程进行分解,分别给出了图像空间非均匀材质单次散射和多次散射的近似计算方法。延迟着色思想的融入,满足了动态物体实时绘制的需要,并可较好地适用于分层非均匀半透明材质。     

一种实时体切割绘制的光线分段预处理方法

针对传统图形绘制算法速度慢,质量不高的缺点,提出了一种快速的基于光线投射法的体切割预处理方法。通过外接球面和进行分段的光线投射预处理,在保证绘制质量的同时,实现了实时体切割。实验结果表明,本方法对于医学可视化应用,在使用规则体数据时,有令人满意的结果。     

光线跟踪方法在体绘制中的应用与发展

针对光线跟踪方法存在求交计算量大、实时交互性差等缺点.从体光线跟踪算法、基于图形硬件加速的光线跟踪体绘制方法,并行光线跟踪体绘制技术这3个方面,对国内外光线跟踪方法在体绘制中的应用技术进行了分类描述与综述,重点介绍了体光照模型、光线跟踪混合绘制、基于可编程硬件加速、并行绘制算法及体系结构,并结合应用阐述了各自特点及其相互联系,最后对光线跟踪方法在体绘制的应用提出了研究建议.     

实时绘制3D中国画效果

介绍了一个利用可编程图形硬件对3D山峦模型进行实时水墨效果绘制的系统．首先建立对应于不同层次的一组纹理图像,图像中的笔刷纹理按照手工绘画那样非均匀分布并构成明暗变化的纹理序列．系统在运行,首先检测山峦模型的位置来确定它所在的层,然后根据山峦模型的光照值对相应的纹理进行混合,山峦底部则与背景的云雾图进行混合,以得到最终的具有国画风格的画面．     

一种高效的光线投射体绘制算法

作为体绘制中的一个经典绘制算法,光线投射算法理论简单同时能产生高质量的图像,被广泛应用于医学图像可视化领域。但在绘制过程中有大量的投射光线和体素的重采样,导致绘制速度较为缓慢。为提高绘制的速度,文中提出一种高效的光线投射体绘制算法,通过引入碰撞检测技术减少投射光线的数目,避免冗余光线的采样计算,同时采用光线跳跃方法在碰撞检测包围盒内跳过对空体素的重采样,加快了光线合成的过程。实验结果表明,改进后的算法不仅能保证所需要的图像质量,还能大幅度地减少采样计算的时间,高效地提高绘制速度。     

基于逆向光线跟踪与图像绘制的运动水面反射场景绘制

提出了一种结合图像绘制和逆向光线跟踪的绘制算法来生成水面反射场景。首先,采用逆向光线跟踪方法获得视点所见水面反射场景点;然后在反射光线与场景相交点求解时,采用场景图像平面搜索,并将搜索到的图像平面象素点反向投影到观察坐标系求取光线与场景物体相交点以获取反射物颜色;最后按照Fresnel公式计算获得视点所见的水面上某点的颜色,通过对整个图像平面进行遍历,获得水面反射场景。使用该方法绘制的水面反射场景能够物理真实地模拟水面反射效果。对于波动水面附近或漂浮于水面上物体的反射场景,该方法较其它方法能够更好地获得物理真实的绘制结果。     

非经典参与介质的渲染方法研究综述

参与介质在自然界中广泛存在,也是包括影视特效、电子游戏、仿真系统等大多数图形应用中的主要场景元素之一,对其外观的模拟和再现,可以极大地提升场景的真实感和沉浸感.但是由于参与介质本身结构以及光线在参与介质中的传播过程都非常复杂,所以迄今为止,对参与介质渲染的研究都一直是图形领域的热点和难点.为了处理的方便和计算的高效,传统的参与介质渲染方法都基于两点假设:独立散射假设和局部连续假设.这两点假设也是经典的辐射传输方程成立的关键.但实际上,自然界中的很多参与介质都不满足这两点假设,因此导致现有的参与介质渲染方法生成的图片效果和真实世界的效果存在一定的差异.近年来,研究者们提出了各种非经典参与介质渲染方法,试图打破上述的两点假设,用更符合物理客观规律的方式来处理参与介质,从而进一步提升参与介质渲染的物理真实感.从相干介质渲染技术和离散介质渲染技术两方面展开对现有的面向非经典参与介质的渲染方法进行分析和讨论,重点阐述经典和非经典参与介质渲染方法的区别,以及现有非经典参与介质渲染方法的原理、优势和不足.最后,展望一些开放性问题并进行总结.本综述希望能启发相关领域的研究人员进一步攻克非经典参与介质渲...     

使用光子映射渲染参与介质

光子映射是近年发展起来的一种新的全局光照算法。本文依据光子映射对实体物体的渲染,将其扩展到对包含参与介质的场景的渲染,为此提出了一个两路的渲染算法。在第一路中,光子从光源发射,并使用光子追踪来构造体光子图;第二路从视点出发向场景中发射光线,使用光线追踪来进行渲染,其中,根据构造好的光子图,用光线步进进行
行递归的辐射估计,得出最终光强。     

Physically Based Real-Time Rendering of Teeth and Partial Restorations

Visually accurate real-time rendering of teeth has many applications ranging from computer games to dental computer aided design (CAD). Similar to skin, the realistic and physically correct appearance of teeth cannot be achieved by simply using opaque diffuse textures, mainly because of the subsurface scattering behaviours of both. While both have a layered structure in common, the scattering characteristics of the teeth layers are drastically different from those of the skin, making rendering much more complicated. We present an approach which uses the Henyey–Greenstein scattering to achieve a near realistic real-time rendering of human teeth. To simulate the multi-layered geometry of teeth, we use standardized teeth models with dentin cores and fit them to real scanned teeth or dental restorations. By using a proxy geometry to compute the scattering, we can also render partial restorations as they would look like when attached to the remaining teeth. Finally, we compare our results to the VITA shade systems and human teeth to evaluate the visual fidelity of our approach.     

真实感眩光效果实时绘制

针对现有眩光效果绘制方法的真实感和速度问题,提出一种基于GPU的真实感眩光效果绘制方法.首先根据光圈和镜头生成带有随机镜头噪声的二维衍射光栅图像;其次考虑夫琅禾费和菲涅耳2种不同的衍射效果,利用预存算法系数的快速傅里叶变换模拟衍射效果的光学过程,并通过衍射效果的光谱模型实现真实感绘制,同时利用2个独立的一维高斯卷积核加速实现bloom效果;再通过随机小角度旋转和混合操作进行真实感增强;最后采用实时光线跟踪渲染框架,在三维场景中实现了真实感眩光效果的实时绘制.该方法的主要步骤采用CUDA实现,充分利用了GPU强大的并行计算能力并兼顾考虑存储器优化策略.实验结果表明,文中方法绘制结果具有较强的真实感和实时性.     

具有散射效果的室内外光束实时绘制

依据空气散射的物理原理,提出一种高效的能够实时模拟动态自然光束的真实感绘制方法.首先推导出散射计算的解析表达式以取代传统的数值积分方法;然后基于 GPU 特点设计了一种有效的光束体表示,作为光束体和阴影体统一形式共同参与 GPU 着色器的运算,从而生成具有阴影效果的光束.该方法不仅可以模拟单个光源形成的光束,还可以实时模拟动态太阳光源产生的多个自然光束.由于采用了 GPU 加速计算,可以满足实时应用需求.     

大规模点模型的实时高质量绘制

提出了一个针对大规模点模型的实时高质量绘制算法．该算法采用距离相关的自适应绘制策略,在不损失绘制质量的前提下简化了计算．在预处理阶段,对点模型进行剖分,为每一分片分别建立层次结构,并序列化为线性二叉树保存．绘制时,首先根据每片的包围盒和法向等信息进行快速视域裁剪与背面剔除．对于可见的分片,依据它与视点的距离和视线方向,选择恰当的细节层次,直接取出线性二叉树中对应的点几何数据,自适应地选择最合适的绘制模式对其进行绘制．为了减少存储空间的消耗,该文提出了一种面向保留模式图形硬件加速的点模型压缩和解压缩算法,压缩比例达到8：1．作者在可编程图形硬件中实现了该文算法,在普通微机上实现了百万数量级点模型的实时高质量绘制。     

Flux‐Limited Diffusion for Multiple Scattering in Participating Media

For the rendering of multiple scattering effects in participating media, methods based on the diffusion approximation are an extremely efficient alternative to Monte Carlo path tracing. However, in sufficiently transparent regions, classical diffusion approximation suffers from non‐physical radiative fluxes which leads to a poor match to correct light transport. In particular, this prevents the application of classical diffusion approximation to heterogeneous media, where opaque material is embedded within transparent regions. To address this limitation, we introduce flux‐limited diffusion, a technique from the astrophysics domain. This method provides a better approximation to light transport than classical diffusion approximation, particularly when applied to heterogeneous media, and hence broadens the applicability of diffusion‐based techniques. We provide an algorithm for flux‐limited diffusion, which is validated using the transport theory for a point light source in an infinite homogeneous medium. We further demonstrate that our implementation of flux‐limited diffusion produces more accurate renderings of multiple scattering in various heterogeneous datasets than classical diffusion approximation, by comparing both methods to ground truth renderings obtained via volumetric path tracing.