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)實和電影電視特效等眾多的應(yīng)用推動下,場景生成在整個計算機圖形圖像技術(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,針對八叉樹結(jié)構(gòu)進行光線跟蹤加速,并對八叉樹的結(jié)點數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,使其具有更加精簡的結(jié)構(gòu),以利于數(shù)據(jù)的快

2、速交換和存儲。
　　然后,針對傳統(tǒng)八叉樹結(jié)構(gòu)有待優(yōu)化和場景快速剖分問題,本文提出基于貪婪八叉樹的剖分算法:對讀入場景中景物的AABB包圍盒構(gòu)建和存儲,將景物在場景中構(gòu)建成規(guī)則結(jié)構(gòu);在場景剖分過程中出現(xiàn)剖分面穿過景物時,利用其包圍盒面作為剖分面,加速場景剖分,保證景物能夠被存儲到貪婪八叉樹中盡可能深的葉結(jié)點之中,便于遍歷時對景物的快速查找和求交。在對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)對場景

3、中景物表面光照物理光學(xué)效果進行計算和分析,提高了場景生成圖像質(zhì)量;再使用層次化采樣和多重重要性采樣對場景中景物邊緣和光源光線進行處理,使圖像在顯示中能夠有很好的視覺效果。
　　最后,對整個場景中的景物進行分層管理,可以在場景遍歷過程中獲得更好的時間效率。分析光線跟蹤過程,分別對光線傳輸和景物求交采用任務(wù)隊列分步對場景光線跟蹤進行計算,使其效率不會因兩個過程耗時不同而等待,提升光線跟蹤效率,實現(xiàn)對光線跟蹤過程的加速,從而進一步提高光