基于延迟着色与动态目标光效应的航空场景反走样算法

针对航空仿真中的视景画面走样问题,提出一种基于延迟着色与动态目标光效应的反走样算法。首先,针对宏观静态场景,综合利用法线信息与位置信息提取场景的边缘区域,通过抖动采样对边缘进行平滑处理,并采用一定倍数的超采样进行反走样结果优化;其次,在上一步的基础上,针对场景中的动态目标,建立几何变换与光效应的数学模型,通过计算动态目标伪距离和动态目标在虚拟场景中的位置坐标确定最终的显示效果,以解决动态目标在实时运动中走样和像素丢失的问题。最后,在某型号飞行仿真平台进行了算法验证。实验结果表明该算法能够解决航空仿真中静态场景和动态目标的走样问题,适用于航空仿真训练。     

一种延期着色的快速反走样算法

使用延期着色技术,无法应用硬件对图形进行反走样处理。针对该问题,提出一种延期着色的快速反走样算法。利用缓存的位置和法线信息准确高效地在缓存中进行边缘检测,对边缘部分采用加权抖动采样方法进行平滑处理。实验表明,该算法能够快速地获得效果较好的反走样结果。     

反走样的整数算法

反走样是计算机图形学及动画技术中的一个重要问题，本文利用Ｂｒｅｓｅｎｈａｍ直线绘制算法来实现图形的反走样，由于只使用整数运算，所以执行速度非常快。     

Bresenham画线反走样算法

介绍并分析了Bresenham画线方法的的特点,并以此为基础,构造出利用灰度变化使直线反走样的算法,得到了较好的效果。     

直线与典型曲线的统一反走样整数生成算法

针对目前尚不存在有效的圆和椭圆的整数反走样算法问题,利用修改的中点法,提出了完全利用整数运算实现的像素级反走样直线、圆和椭圆逐点绘制的统一算法.根据中点法中的误差控制参数和候选点与理想曲线间的位置关系计算出精确距离,舍弃作用微小的高阶小量,利用查表或区间二分检索法转换为像素的亮度.该算法仅在中点法基础上进行局部调整,结构简单,且因为仅使用整数基本运算来实现,具有快速的光滑直线、圆和椭圆生成速度,有利于硬件实现.文中算法不仅实现了纯整数高质量快速曲线反走样绘制,也使得基本图形与反走样图形可以在一个框架下容易地生成.     

双步圆的反走样生成算法

首先介绍了圆生成算法的发展及现状,接着对绘制圆的Bresenham算法及Kuzmin单点生成算法进行了实验分析及总结,并指出了其存在的优缺点。基于Wu和Rokne双步圆算法提出了新的双步反走样生成算法,使其成为一种反走样效果更佳的方法。该算法的灰度级数是原来Wu和Rokne算法的3倍,且最大灰度误差也比原来的减少了1/4;另外该算法由于只用整数运算,避免了除法,因此便于硬件实现。     

彩色基本图元反走样算法

本文基于双像素扫描转换原理,研究了基本图元直线、圆和椭圆的反走样算法,特别是直线的动态反走样算法。针对彩色线条,本文应用了反走样颜色处理技术。通过绘制反走样“卫星图”对所提算法进行了验证。     

硬件加速反走样体Splatting算法

提出一个完全基于图形硬件实现的反走样体Splatting算法的全新框架利用可编程图形硬件中的顶点渲染器和像素渲染器实现距离相关的低通滤波核,获得透视投影下的Splatting体绘制算法的反走样利用规则体数据的空间分布规律和可编程图形流水线,提出一种增量式的压缩比为700 的顶点数据压缩算法,将体素几何完全置于显存实验结果表明,文中算法在512×512的图像分辨率下,每秒可绘制300万个反走样体素     

圆的整数反走样生成算法

针对现有圆的反走样生成算法计算复杂,反走样效果一般的缺点,提出一种基于中点画圆法的整数反走样生成算法。该算法根据像素中心到理想圆弧的距离来分配灰度,生成64级灰度的反走样圆弧。通过省略二次项来简化计算,并用简单的计算修正省略带来的误差以保证精度。为了简化计算,提出相邻像素的灰度递推方法,利用整数移位、加法、比较来实现反走样。该算法结构简单,反走样效果较好,由于避免了浮点和除法运算,便于硬件实现。     

一种自适应随机反走样算法

分析了光线追踪中造成物体锯齿状边缘的原因，讨论了几种反走样方法，在此基础上设计了一个自适应随机反走样算法。实践证明该算法能有效地消除物体的锯齿状边缘。     

一种后处理式的改进抗锯齿算法

FXAA算法是一种后处理式的抗锯齿算法,由于它是基于图像像素的边缘检测算法,在很多情况下边缘检测的不准确会造成许多不必要的抗锯齿计算,导致图像过度模糊。为了提高抗锯齿的性能,提出了一种基于FXAA算法的改进抗锯齿算法(IAAFXAA)。该算法将相对视点的深度和法线保存到纹理中,当使用 深度和法线信息 时从G-buffer中提取。该算法能利用深度、法线信息进行较为精确的边缘检测。大量的实验结果与分析表明,该算法在保证抗锯齿效果的同时,能更加精确地确定抗锯齿区域,生成高质量的边界,避免图像的过度模糊,提升图像质量。     

Sorted Deferred Shading for Production Path Tracing

Ray‐traced global illumination (GI) is becoming widespread in production rendering but incoherent secondary ray traversal limits practical rendering to scenes that fit in memory. Incoherent shading also leads to intractable performance with production‐scale textures forcing renderers to resort to caching of irradiance, radiosity, and other values to amortize expensive shading. Unfortunately, such caching strategies complicate artist workflow, are difficult to parallelize effectively, and contend for precious memory. Worse, these caches involve approximations that compromise quality. In this paper, we introduce a novel path‐tracing framework that avoids these tradeoffs. We sort large, potentially out‐of‐core ray batches to ensure coherence of ray traversal. We then defer shading of ray hits until we have sorted them, achieving perfectly coherent shading and avoiding the need for shading caches.     

面向模拟演练系统的延迟渲染框架

模拟演练系统为企业和应急部门提供了强大的服务,然而目前的模拟演练系统中存在缺乏现代图形流水线,多光源情况下存在场景渲染计算量过多,不能充分利用硬件而导致的渲染效果差等问题. 为了解决这些问题,本文针对模拟演练系统,设计和实现了延迟渲染流水线,它依据Blinn-Phong光照模型,构建了一种压缩的G-Buffer布局,并使用Light Volume来对光源进行建模. 最后实验表明,在多光源情况下,此文中提出的延迟渲染比传统的正向渲染有更高的效率.     

延迟着色的渲染管线优化

传统的GPU渲染方法是前向渲染,在当前的实时渲染领域中,一种叫做延迟着色的新管线利用了硬件的多渲染目标特性进行两个阶段的管线处理,在逐像素光照计算之前就完成了所有的可见性测试,将像素填充率降到最低。然而,延迟着色需要大量的视频存储空间,而且不能高效地渲染半透明物体,针对应用中的这些局限性提出可行的解决方案。     

Adaptive Caustic Maps Using Deferred Shading

Caustic maps provide an interactive image-space method to render caustics, the focusing of light via reflection and refraction. Unfortunately, caustic mapping suffers problems similar to shadow mapping: aliasing from poor sampling and map projection as well as temporal incoherency from frame-to-frame sampling variations. To reduce these problems, researchers have suggested methods ranging from caustic blurring to building a multiresolution caustic map. Yet these all require a fixed photon sampling, precluding the use of importance-based photon densities. This paper introduces adaptive caustic maps. Instead of densely sampling photons via a rasterization pass, we adaptively emit photons using a deferred shading pass. We describe deferred rendering for refractive surfaces, which speeds rendering of refractive geometry up to 25% and with adaptive sampling speeds caustic rendering up to 200%. These benefits are particularly noticable for complex geometry or using millions of photons. While developed for a GPU rasterizer, adaptive caustic map creation can be performed by any renderer that individually traces photons, e.g., a GPU ray tracer.     

Order‐Independent Transparency for Programmable Deferred Shading Pipelines

In this paper, we present a flexible and efficient approach for the integration of order‐independent transparency into a deferred shading pipeline. The intermediate buffers for storing fragments to be shaded are extended with a dynamic and memory‐efficient storage for transparent fragments. The transparency of an object is not fixed and remains programmable until fragment processing, which allows for the implementation of advanced materials effects, interaction techniques or adaptive fade‐outs. Traversing costs for shading the transparent fragments are greatly reduced by introducing a tile‐based light‐culling pass. During deferred shading, opaque and transparent fragments are shaded and composited in front‐to‐back order using the retrieved lighting information and a physically‐based shading model. In addition, we discuss various configurations of the system and further enhancements. Our results show that the system performs at interactive frame rates even for complex scenarios.     

基于纹理贴图及高斯滤波的纹理反走样方法

MIPmap是当前各种硬件图形加速卡普遍支持的一种纹理映射方法,但它存在着过模糊和明显的走样现象。该文提出基于MIPmaps纹理数据结构的纹理映射算法,改进了纹理细节层次的计算方法,在存储带宽受限制的条件下尽量多存取纹理元素,并对存取的纹理采用高斯加权,从而改善了绘制图像的质量。     

一种基于多面体模型的从明暗恢复物体形状方法

针对目前“从明暗恢复物体形状方法”存在的问题,提出了以多面体模型为基础的快速算法,根据向量场的分布建立关于物体表面深度信息的超定线性方程组,在最小二乘意义下求得物体表面的深度值。该算法能从已知光照条件下的单幅或多幅图像中恢复物体表面的三维结构,形成以像素为精度的物体表面多面体模型。实际计算表明该算法计算速度快,能适应单一反射系数的任意物体表面的形状恢复。     

一种结构化数据和半结构化数据的统一集成模型

结构化和半结构化数据的统一集成和访问是目前Web数据访问中急需解决的问题。文章提出了一种半结构化数据表示模型———层次数据图(HDG),给出了结构化数据向HDG的转换方法,并就不同结构HDG的统一集成问题进行了探究。