參與介質中的無偏光子聚集方法.pdf

1、基于物理光學模擬的真實感介質渲染算法一直是計算機圖形學研究領域的重要方向。其煙霧，雪景，天空等場景在工業(yè)級的電影特效中大大加強了觀影的真實感效果。其中涵蓋了物理光學，數(shù)學統(tǒng)計概率論，幾何，計算機渲染技術等多學科的專業(yè)知識。如今介質渲染領域有雙向路徑追蹤(Bidirectional Path Tracing，簡稱為BDPT)，光子映射(PhotonMapping)等一系列成熟的算法體系。其中的光子映射算法由于其高效的渲染速率而被廣泛使用，

2、然而其算法本身并不能保證無偏(Unbiased)，因此最近一種無偏光子聚集(UnbiasedPhoton Gathering，簡稱為UPG)方法被提出用來解決光子映射算法的有偏(Biased)項。但其無偏方法只適用于無參與介質的場景中，而大多數(shù)光子映射算法的使用都是在有參與介質的環(huán)境場景中。因此如何改進無偏光子聚集方法使其能夠進行介質場景中的渲染，就是本篇論文所要解決的問題。
　　本文首先在開源的渲染引擎上實現(xiàn)了基于光子映射算法的

3、無偏光子聚集方法。其無偏光子聚集方法是將傳統(tǒng)的雙向路徑追蹤與光子映射算法對應到頂點連并算法中，提高了雙向路徑追蹤中子路徑的重復利用率，加快了渲染速度。其無偏改進的核心思想:計算公式中的兩項近似有偏估計項通過重寫與采樣估計的方式，轉變?yōu)榫_無偏項。為了使方法適用于介質渲染，本文從子路徑采樣技術改進、理論公式改造、無偏項估計的重要性采樣、介質邊界情況討論四個方面來對原有的無偏光子聚集算法進行改進。并從理論上分析了參與介質中的無偏光子聚集算法