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(xué)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛，它可以用來模擬很多的模糊自然現(xiàn)象。在很多基于粒子系統(tǒng)模擬的自然現(xiàn)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(nèi)或黑暗場景下的爆炸、煙花等，其對周圍場景產(chǎn)生的光照效果尤為明顯。以往的粒子系統(tǒng)技術(shù)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(jìn)行深入的研究，設(shè)計和實現(xiàn)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(shù)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(nèi)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(xiàn)自發(fā)光粒子系統(tǒng)，著重于實現(xiàn)系統(tǒng)中發(fā)光粒子對周圍場景所產(chǎn)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(shù)量，最后采用基于分塊的延遲渲染的方法對這光源進(jìn)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(jìn)行了適當(dāng)?shù)奶幚?，因此它在渲染速度上有了很大的提高?br>　　(2)提出了基于隨機(jī)采樣的群簇劃分算法，解決由于粒子系統(tǒng)光源數(shù)量巨大而產(chǎn)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(yù)期數(shù)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(jī)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(yù)期數(shù)量的群簇，但由于是隨機(jī)采樣，會出現(xiàn)采樣不均勻的情況，導(dǎo)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(dǎo)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