光線跟蹤加速技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、在電子游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)和電影電視特效等眾多的應(yīng)用推動(dòng)下,場(chǎng)景生成在整個(gè)計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)發(fā)展中所占的作用越來越大,而光線跟蹤算法作為重要的場(chǎng)景生成技術(shù)被廣泛研究,并得到大力發(fā)展。光線跟蹤加速算法越來越受到廣大研究者的重視。本文主要研究復(fù)雜場(chǎng)景的光線跟蹤算法及其加速策略,具體的工作如下:
　　首先,在分析研究傳統(tǒng)光線跟蹤技術(shù)基礎(chǔ)上,針對(duì)八叉樹結(jié)構(gòu)進(jìn)行光線跟蹤加速,并對(duì)八叉樹的結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,使其具有更加精簡(jiǎn)的結(jié)構(gòu),以利于數(shù)據(jù)的快

2、速交換和存儲(chǔ)。
　　然后,針對(duì)傳統(tǒng)八叉樹結(jié)構(gòu)有待優(yōu)化和場(chǎng)景快速剖分問題,本文提出基于貪婪八叉樹的剖分算法:對(duì)讀入場(chǎng)景中景物的AABB包圍盒構(gòu)建和存儲(chǔ),將景物在場(chǎng)景中構(gòu)建成規(guī)則結(jié)構(gòu);在場(chǎng)景剖分過程中出現(xiàn)剖分面穿過景物時(shí),利用其包圍盒面作為剖分面,加速場(chǎng)景剖分,保證景物能夠被存儲(chǔ)到貪婪八叉樹中盡可能深的葉結(jié)點(diǎn)之中,便于遍歷時(shí)對(duì)景物的快速查找和求交。在對(duì)光線跟蹤模型的研究基礎(chǔ)上,本文使用基于微面元模型的雙向反射分布函數(shù)(BRDF)對(duì)場(chǎng)景

3、中景物表面光照物理光學(xué)效果進(jìn)行計(jì)算和分析,提高了場(chǎng)景生成圖像質(zhì)量;再使用層次化采樣和多重重要性采樣對(duì)場(chǎng)景中景物邊緣和光源光線進(jìn)行處理,使圖像在顯示中能夠有很好的視覺效果。
　　最后,對(duì)整個(gè)場(chǎng)景中的景物進(jìn)行分層管理,可以在場(chǎng)景遍歷過程中獲得更好的時(shí)間效率。分析光線跟蹤過程,分別對(duì)光線傳輸和景物求交采用任務(wù)隊(duì)列分步對(duì)場(chǎng)景光線跟蹤進(jìn)行計(jì)算,使其效率不會(huì)因兩個(gè)過程耗時(shí)不同而等待,提升光線跟蹤效率,實(shí)現(xiàn)對(duì)光線跟蹤過程的加速,從而進(jìn)一步提高光