在3DS STUDIO MAX中创建水的质感

水和玻璃的质感对于任何一个三维动画软件来说,都将是一种挑战。原因是,这些质感的表现,都具有庞大的运算量。 首先,让我们分析水和玻璃质感的主要特点:折射和反射。折射是指光线在穿过透明物体表面时被扭曲和倾斜,从而产生变形的映象。光线偏移的量称为折射率(IOR)。水和玻璃都具有不同程度的透明属性,自然就会产生折射效果。反射是指周围环境在物体表面产生不同程度的映象效果。水和玻     

二次曲面反射和折射场景的快速光线跟踪

镜面反射和折射场景的真实感图形绘制一直是计算机图形学领域具有挑战性的研究课题之一.虽然传统的光线跟踪算法可以绘制出逼真的效果,但是计算量大、耗时长.为了快速地进行真实感图形的绘制,基于光学映射虚对象的概念,提出了一种基于二次曲面(球体、圆柱体等)反射折射场景的快速绘制技术,并给出了求解二次曲面物体反射和折射虚物体的计算公式,由于该技术可利用图形硬件像绘制实际物体一样绘制这些虚物体,从而可实现基于图形硬件加速的快速光线跟踪.实验证明,这种方法可以在普通图形加速卡上实现镜面反射和折射现象的快速绘制,从而极大地提高了真实感图形绘制的速度,特别适用于建筑物漫游、动画和虚拟现实等要求快速绘制的领域.     

基于GPU的交互式动态折射绘制算法

提出一种完全基于GPU的更准确的折射绘制算法.该算法不需要任何预计算,可直接绘制基于网格表示的复杂物体,能交互式地绘制动态可变形物体的多次折射和全反射现象;通过在正投影空间上进行光线与物体的求交运算来跟踪光线穿过物体的准确路径（包括折射及全反射路径）,可以生成真实感很强的折射及全反射图像.最后通过在光线传播路径上使用体绘制中的散射和吸收模型来模拟半透明物体的真实感绘制.     

基于狭义相对论的新光线跟踪算法

传统计算机图形学绘制算法建立在经典牛顿力学基础上，无法模拟高速运动物体的独特视觉现象．本文按照狭义相对论原理，应用Java面向对象技术，构造了惯性参照系、摄像机、物体、光源、材料和纹理等新的场景对象．通过创建求交、跟踪、照射、测试和阴影等虚拟光线事件，方便地实现了融时空伸缩和多谱勒效应于一体的新光线跟踪算法．揭示了摄像机、物体和光源处于多个不同惯性参照系时的相对论全方位反射、折射和阴影等全新的光照效果．     

三维图像制作工具—Pov—Ray

电脑有强大的图像处理能力,但要作出一幅逼真的三维图画也不容易.笔者推荐一个软件POV—Ray,利用它就可以容易地绘出逼真质感的3D图画了.一、POV-Ray绘图算法POV—Ray全称为Persistence of Vision RayTrace,正如名称一样,它是利用光线跟踪法来产生图画的.也就是跟踪从光源发出的每束光线,光线经过物体表面的反射、折射或吸收及滤过,发生了颜色、强弱的变化,直到最终进入“摄影机”,将光线记录在画面上.由于采用这种算法,物体的质感,无论是粗糙、光滑,甚至透明、半透明都能表现得十分逼真.     

基于标志点注册及探测球的光源追踪算法

增强现实系统中,解决虚拟物体表面光照情况与真实环境匹配问题关键的一步是进行光源追踪。基于标志点注册及具有漫反射特性的探测球提出一种光源追踪算法。该算法仅对一幅被单一光源照射的标志立方体和探测球图像进行分析,利用图中标志点确定探测球相对照相机的位置、姿态关系,利用探测球表面的亮度信息推算光源向量。该探测球图像要进行一系列图像处理程序,其中等亮度线的提取及拟合是关键步骤。实验结果表明,本文算法能够达到预期效果,较好地实现了光源追踪,适用于各种位置的单一光源照射情况及基于标志点注册的增强现实系统。     

基于离散点的光线跟踪的研究

在计算机图形中,光线跟踪是获得具有正确的反射、折射和阴影等效果的更加真实的图像的一个有效方法.研究了基于离散点造型的光线跟踪方法,探讨了在只有物体的离散采样点集合而没有点之间的连接信息的情况下,如何进行光线与物体求交的具体过程.     

一种基于环境映照变换的快速光线跟踪算法

环境映照是简化光线跟踪过程、增强画面真实感的有效方法之一.现有的环境映照技术不能精确地生成物体表面的镜面反射分量和折射分量,只能大致反映周围环境对物体表面光亮度的影响.本文提出的基于环境映照变换的光线跟踪算法是在原有的环境映照上增加了景物可见点的深度信息,只需对相邻环境映照立方体表面上少量象素内所记录的可见点作再投影就能求得各光线入射点处精确的镜面反射分量和折射分量.这个算法完全是在图像空间解决问题,与场景的复杂程度无关.本方法为实时生成镜面反射效果和折射效果提供了一条很有潜力的实现途径.     

3D场景全局光照研究与实现

随着科技的发展网络的提速,人们对于3D场景的应用越来越多,体验需求不断提高。3D场景的真实感绘制需要建立相应的物理光照模型,考虑光线传播过程中的多次反射折射现象。根据物体表面对光线的反射特性,可以建立物理模型,重点介绍了Phong模型。真实感光照绘制算法主要有两种,光线追踪和辐射度算法,分别分析了两种算法实现原理和实现细节,并分别使用两种算法实现3D场景的绘制,对实验结果进行了分析比较。     

基于微观图像的加工表面3维形貌重建算法研究

切削加工表面由于微观不平度及镜面效应的存在,使得照射其上的光线具有多次散射及后向散射的特性,从而影响了以工件表面图像3维重建形貌的精度。提出了一种基于二向反射分布函数的表面重建算法,构造了以Hapke模型表达的金属切削表面重建方程。该算法以重建方程离散化为手段,计算出光源和物体的倾角和偏角,得到光源和物体的梯度值,最后采用全微分方程对物体表面高度进行恢复。通过对实际切削加工表面图像3维形貌重建结果与触针式测量结果的对比表明,重建形貌粗糙度轮廓贴近实测粗糙度轮廓,证明了本文算法的准确、有效性,为加工表面3维形貌的重建提供了新的思路和方法。     

基于图像的方向透射实时绘制算法

透明材料粗糙表面上多次方向透射可产生独特的视觉效果,但目前对其只能采用蒙特卡罗光线跟踪等离线方法绘制.为此提出一种实现该现象实时绘制的算法.通过将多次方向透射建模为一系列串行滤波器,得出一个多次方向透射的近似解;将该近似解用于预先计算遥远光源的多次方向透射,并将计算结果保存在一系列环境贴图中;这些环境贴图使GPU可以实时绘制透明材料粗糙表面的方向性折射和反射.实验结果表明,该算法在GPU上可以得到实现,并能够获得可信的绘制结果和满足交互应用的帧率.     

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。     

基于光线追踪算法的面重建实现

面重建是一项具有广泛应用的技术,但是面重建的算法通常比较复杂。该文介绍了一种在光线追踪算法基础上实现的物体表面重建方法。光线追踪算法是国际上广为流行的一种真实感图形的生成算法。本文采用了Rov-ray软件包实现表面重建。该软件包界面友好,使用简单,能够大大减少用户的开发时间。     

增强现实场景光源的实时检测方法和真实感渲染框架

首先通过检测视频定位标记表面辐照度的变化和真实光源之间的关系建立模型;然后在交互过程中迭代计算真实场景中光源的强度和方向,并将它集成到一个高效的基于场景管理的增强现实应用开发框架中．实验结果表明,使用该算法自动生成的虚拟光源可以近似地逼近真实场景的光照,在具有一个或多个真实光源的增强现实环境中使虚拟物体和真实物体能产生近似一致的光照效果．     

基于表面微结构与BRDF的真实感渲染

物体表面细微结构(Mesostructure)对于表现物体表面的形状起着非常重要的作用。如何有效表现物体的表面微结构一直都是计算机图形学领域研究的一个重要课题。文中提出了一种基于光线跟踪的表面微结构渲染方法。该方法通过首先构造一张表面微结构的网格,然后在该网格上进行光线跟踪决定表面微结构上的自阴影和遮挡,最后使用测量得到的BRDF数据确定表面在不同视角和光线角度下的反射系数,能很真实地渲染出物体表面的细微结构和光泽特性。     

755DF物理视觉一样平

3月3日,三星电子推出了17寸纯平面显示器755DF。这款显示器采用了三星电子独有的内表面球形曲面补偿技术,通过对显示屏内表面的球面化加工,完全避免了很多纯平面显示器因为光线通过玻璃表面折射而产生的画面内凹现象,达到了外观平面与完全图像平面双重视觉效果。     

基于扫描线法和光线追踪法的三维真实图形合成

本文给出了一个三维真实图形合成系统,其中提供两个新算法——改进的扫描线算法和基于扫描线法和光线追踪法的算法.在这两个算法中,利用物体优先级、zn-buffer、相关性、bounding volume、环境分层分区、阴影技术、透明技术、纹理技术等来提高真实性并加快速度,且集消隐、光照模型、阴影、透明、纹理等为一体一起处理,使它们优于传统的算法.     

对光线追踪引起物体边缘走样的研究

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.     

引入三维阴影及镜面反射的两步光源检测算法

现有基于光照模型的增强现实逆向光源检测算法要求校准物体的表面是纯漫反射体,检测出的位置误差较大.针对这一问题,提出一种引入投影阴影三维形状特征及镜面反射分量的两步光源检测算法.算法分为光源位置和强度检测两个部分,在光源位置已知的条件下引入带有镜面反射分量的Cook-Torrance模型检测强度,并采用随机采样分区、误差处理等机制.同时使用投影阴影三维形状特征代替平面阴影角点特征,然后利用光线跟踪检测光照位置.实验表明该算法检测光源位置更加准确,检测光强有效,较好地解决了点光源位置检测不准确和受校准物材质限制问题.     

建筑造型及其环境图象的渲染技术

本文提出一个用于建筑物及其周围场景真实感图形生成的图形图象综合光线跟踪算法采用综合处理图形和图象的光线跟踪技术，对建筑物及其场景中插人的景物图象（如树木、人物等）可以根据光源、视点的位置，生成合理的阴影和倒影。由于引入了虎视点及位置纹理映射的方法，景物图象在造型表面上的倒影及景物图象上被其它物体遮挡的阴影效果更加逼真。提出的天空背景的处理方法，使得背景可以反射、透射到建筑物表面上，并在视点变化时天空背景可以正确地移人或移出视野。此外本文还在表现建筑物表面材料的连续纹理映射、模拟地面积水的局部反射效果等问题上给出了解决方法。