點云全局光照渲染方法的優(yōu)化與擴展.pdf

1、隨著影視動畫行業(yè)的迅速發(fā)展，三維渲染的應用越來越廣泛。人們不斷追求越來越真實的渲染效果，全局光照技術被越來越多的研究與應用。在現(xiàn)實世界中，太陽光經(jīng)過無數(shù)次的反射和折射照亮世界，很多物體被鄰近的其他物體所反射或折射的光線照亮，這部分光照被稱為間接光照光。全局光照效果是指由直接光照和間接光照共同作用的效果。
　　全局光照有多種實現(xiàn)方法，皮克斯、夢工廠等制作的多部優(yōu)秀動漫作品采用了基于點烘焙的全局光照方法，支持半透明面的次表面散射、漫反

2、射面的色溢及環(huán)境遮擋等視覺效果。但基于點的方法也存在若干問題，主要體現(xiàn)于:點緩存需要額外的存儲空間，對于大規(guī)模復雜場景，額外存儲空間將影響該方法的效率;點緩存方法是一種非物理的全局光照方法，不同視覺效果的渲染更多依賴于設計人員的經(jīng)驗與技巧。在點緩存數(shù)據(jù)組織與管理，以及點緩存數(shù)據(jù)處理方法等方面，存在大量問題需要研究。
　　本文圍繞基于點烘焙的全局光照方法，主要由三個方面展開研究與實現(xiàn)，主要工作包括:
　　核外基于點的一致性全局

3、光照渲染方法的研究與分析。當渲染大規(guī)模場景時，生成的點云文件遠遠大于內(nèi)存，我們參考核外基于點的一致性全局光照渲染方法[1]，對該項功能進行擴充，驗證渲染結(jié)果的正確性，并將渲染效率與商業(yè)渲染器PRman進行對比分析，為算法的進一步研究和優(yōu)化打下基礎。
　　基于點緩存的雙向面烘焙方法，處理后向面產(chǎn)生的色溢效果。點渲染過程中，背向視點的面難以正確高效烘焙，導致其無法對周圍的面產(chǎn)生色溢效果，商業(yè)渲染引擎3DeLight等在采用點渲染實現(xiàn)色

4、溢時也存在該類問題。本文提出雙向面的烘焙的解決方案，如果面的一側(cè)朝向燈光就烘焙該面的顏色、法向等信息，如果面的兩側(cè)均被燈光照亮就烘焙雙面，并與Maya、3Dmax集成，實現(xiàn)后向面產(chǎn)生色溢效果的正確渲染。
　　基于點的多次間接光照方法。模擬光線多次反彈，將光線多次反彈后的光照值在烘焙點文件時迭代更新，隨著光線多次反彈場景亮度增加，可以展示場景中更多的細節(jié)，本文基于能量守恒定律對光線反彈的合理次數(shù)進行分析討論。
　　本文的工作是

5、國家863課題《真實感動漫渲染系統(tǒng)研究與應用》的一部分，實驗平臺為課題開發(fā)的符合Renderman規(guī)范的真實感渲染引擎Bleman，基于點的渲染是Bleman渲染引擎的重要組成部分。通過本文的工作，使得Bleman引擎通過大規(guī)模點的渲染調(diào)度方式支持復雜場景的點渲染，集成Bleman渲染引擎能夠很好的支持Maya、3Dmax等三維建模軟件的全局光照渲染。雙向面烘焙方法實現(xiàn)在不增加烘焙點的情況下渲染更加真實的全局光照效果。最后我們分析了本文