自發(fā)光粒子系統(tǒng)實時光照模擬.pdf

1、粒子系統(tǒng)在圖形學中應用相當廣泛，它可以用來模擬很多的模糊自然現象。在很多基于粒子系統(tǒng)模擬的自然現象中，如煙花、爆炸等，其中的粒子都是具有自發(fā)光屬性的。粒子的自發(fā)光不僅影響著圖形渲染中該粒子自身的亮度，還對周圍的環(huán)境有一定的照亮效果。特別是對于室內或黑暗場景下的爆炸、煙花等，其對周圍場景產生的光照效果尤為明顯。以往的粒子系統(tǒng)技術研究著重于粒子系統(tǒng)本身，而忽略了自發(fā)光粒子系統(tǒng)對周圍的環(huán)境的照亮效果。
　　本論文針對自發(fā)光粒子系統(tǒng)對周圍

2、環(huán)境的光照的問題進行深入的研究，設計和實現帶有自發(fā)光屬性的粒子系統(tǒng)。通過對群簇劃分算法和渲染技術的研究，搭建了一套基于自發(fā)光粒子系統(tǒng)的模擬器框架。
　　本文的主要研究內容與研究成果如下：
　　(1)提出了一套具有自發(fā)光屬性的粒子系統(tǒng)模型，以實現自發(fā)光粒子系統(tǒng)，著重于實現系統(tǒng)中發(fā)光粒子對周圍場景所產生的光照以及光照效果的閃爍變換。本文將自發(fā)光粒子系統(tǒng)中的每個粒子視作一個點光源，然后建立群簇劃分模型，并通過本文的群簇劃分算法來減

3、少光源的數量，最后采用基于分塊的延遲渲染的方法對這光源進行渲染。由于基于分塊的延遲渲染的方法對屏幕空間的信息進行了適當的處理，因此它在渲染速度上有了很大的提高。
　　(2)提出了基于隨機采樣的群簇劃分算法，解決由于粒子系統(tǒng)光源數量巨大而產生的計算效率的問題，并保證渲染效果的真實感。本文將大量的點光源劃分成若干個群簇，然后將一個群簇中的所有點光源合并成一個大光源。在生成群簇時，我們引入點光源之間的不相似度的概念，基于不相似度來采樣，

4、將部分點光源采樣為種子光源，并將其他的點光源歸屬于與它最相似的種子光源，這樣就可生成預期數量的群簇，保證算法效率。
　　(3)提出了基于分隔的群簇劃分優(yōu)化算法?；陔S機采樣的群簇劃分算法可以快速地將場景中的所有點光源劃分為預期數量的群簇，但由于是隨機采樣，會出現采樣不均勻的情況，導致有些群簇的合并代價過大，而有些群簇的合并代價過小，這樣導致總體的群簇合并代價會很大。因此本文提出了基于分隔的群簇劃分優(yōu)化算法，有效地解決了采樣不均勻所