采用重要性面片采样的实时全局光照

提出了一种实时全局光照的计算方法。该方法支持任意视点下动态光源的一次间接光照计算,并且物体表面材质可实时编辑,该算法预计算了各面片上的形状因子来解决遮挡问题,并记录形状因子较大的重要性面片作为间接光源。渲染时先从光源方向对场景记录了一个扩展的阴影图,包含了光源照射到的面片ID和其光通量,再根据采样好的间接光源来计算间接光照。使用CUDA,整个光照计算过程在GPU中完成,可以对静态场景进行实时渲染,并能达到逼真的渲染效果。     

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.     

实时全局重光照算法

提出了一个实时全局重光照算法．算法利用重建的几何模型和沿不同光照方向的预采样图像恢复材料的反射属性，通过这些属性得到了面片在不同采样图像上的间接光照和环境光照．并用低价基函数将它们拟合．重光照绘制时，将恢复的材料属性应用于光照明模型计算出直接光照分量问接光照和环境光照分量由低阶基函数获得．物体表面细节则通过求解表面法向和材料属性的扰动量重建.实验结果表明，算法有效地重建了全局光照明效果和表面细节，生成的阴影边缘清晰，且绘制速度迭到实时．     

辐射度场景中双向纹理函数表面的绘制

双向纹理函数(BTF)表面一般采用点采样数据来定义表面的光照属性,因而这类表面很难运用基于面片分割的辐射度方法进行绘制,提出一种将辐射度算法扩展到包括BTF表面场景的有效方法.对表面的BTF样本区域首先进行像素聚类,再在各个像素类内对视线采样方向做进一步自适应的聚类,在各个视线类内像素分别拟合一个低频光照甬数,并求它们在各个视线类内光照细节的高频光照函数.低频光照函数作为该表面区域的平均反射属性参与辐射度计算,生成场景的整体光照效果;然后利用计算的辐射度值和高频光照函数重建该表面区域的BTF材质细节.文中方法不仅取得了较高的压缩效率,而且在BTF材质表面产生了辉映等全局光照效果.最后利用硬件实现了视点快速改变时的场景绘制.     

基于光子映射的辐照度缓存算法

提出了一种全局光照计算方法,结合了两个知名的技术,光子映射和辐照度缓存.光子映射具有视点无关的优势,辐照度缓存可以快速计算间接光照,但后者是视点相关的,为了使光照缓存记录覆盖整个场景,辐照度缓存算法需要手动设置很多相机.利用这两种技术的各自优势,通过光子图来计算改进后的视点无关的辐照度缓存算法,实现了快速而准确的全局光...     

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。     

基于渐进式聚类的局部光与材质设计技术

文中提出一种基于图形处理器(GPU,graphics processing unit)的重光照技术,可以在局部点光源,表面反射属性和视点的同时变化中,以交互式的帧率计算全局光照.为了支持这些变化,选择在运行时刻模拟光能的物理传播过程.尽管这种模拟往往由于计算代价过于昂贵而难以被交互式系统采用,但是文中通过引入一个被称为传播树的层次性结构来大大降低模拟计算的开销.在误差允许的范围内,传播树将近似的发光面片进行聚类,然后便可以使用聚类的代表面片来近似整个场景.另外,还挖掘出了光能分布场在空间上和时间上的连续性,并以此为基础对聚类进行渐进式调整,以避免在每一帧中都得从头计算聚类划分,这就叫渐进式聚类.由于采样点之间的可见性可以预计算,把本来很复杂的间接光照计算问题化解成了简单的累加和少量的合并与分裂操作,即聚类代表所发射出的光能的累加以及聚类的合并与分裂.而累加、合并和分裂都是可以直接在图形硬件上并行执行的.在材质动画和场景装修等实际应用中,使用文中技术能够以交互式的速度生成带有多次反射效果的全局光照.     

一种辐射度全局光照网格模型的简化方法*

全局光照模型计算通常将环境中的表面分解得足够细,以精确地捕捉由于物体间相互遮挡所引起的阴影效果及其他一些光照效果.因而,一个复杂场景经全局光照计算后,其模型复杂度远远超出了当今图形工作站的实时绘制能力.给出了一种辐射度全局光照网格模型的简化方法.算法首先根据辐射度计算的特点以及人眼的视觉特点,提出以辐射度最大相对变化值为准则,以面片合并法实现全局光照网格模型的第1步简化,将原辐射度全局光照网格模型简化为能量相对变化在用户定义误差范围内的一些超面区域.然后利用顶点删除法实现超面区域边界的简化,进一步加大原网格模型的简化程度.试验表明,这种算法不仅能有效地简化辐射度全局光照网格模型,而且能较好地保持原光照网格模型的特征.     

基于概率模型的树木间接光照效果的实时模拟

太阳光照射到树冠上之后,会在叶片间进行相互的反射、折射,形成复杂的间接光照效果。在进行树木真实感绘制时,对这种间接光照的快速模拟是非常困难的。传统的光线跟踪、辐射度等算法均比较耗时,很难满足实时计算的要求。采用一种概率模型来快速估算树木叶片间的间接光照效果,实现了带间接光照效果的树木实时绘制。为树冠构建一个包围体,并假定该包围体中叶子的位置和法向基本符合均匀分布;为叶子的正反面分别定义反射系数和透射系数,并定义一个衰减函数来描述光线穿越叶子层后的衰减量;基于这种均匀概率分布的包围体模型,并利用叶片材质属性,就可以为每片叶子计算出叶子表面的出射光。对于中心在[P]处的叶子来说,可以快速计算出太阳光经过其邻近叶子到达该叶子表面的间接光照效果。为了进一步提高绘制效率,并未采用传统的包含大量面片的树木模型,而是采用了一种利用Billboards结构进行树木枝叶表达的简洁的树木三维模型。将上述概率模型与这种表达方式进行了有机结合,完成了带间接光照效果的树木实时真实感绘制。     

利用球谐方法分散计算场景的全局光照

作为一种特殊的光照模型,辐射度在图形学中有着重要的应用.然而,由于其计算的复杂性,辐射度方法一直得不到广泛的应用,特别是在动态场景中.提出一种基于辐射度算法的全局光照实时加速算法,在原有基于点采样进行场景的全局光照近似的基础上,提出了不同的点采样计算方法,以提高辐射度方法对动画场景的适应性.算法对场景中的物体建立六面体包围盒,并在包围盒各顶点设置采样点,这样就可以在环境变化对其光照影响不大的情况下采用原有的计算结果,实现辐射度算法在动态场景中的计算加速.同时,对场景中的每个物体的光照,利用立方体映射计算直接光照;而对物体间的能量交换采用点采样方法进行近似计算并利用附近采样点的光照插值作为物体的光照.实验结果表明,该算法可以减少大量的间接光照计算,提高了辐射度算法的效率.