基于Renderman的光子映射算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的快速發(fā)展和計(jì)算機(jī)硬件能力的不斷提高，真實(shí)感渲染成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的核心內(nèi)容之一，追求更高質(zhì)量和更快速度正成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究人員的主要科研方向。
　　光子映射作為一種靈活、簡(jiǎn)單并且功能強(qiáng)大的全局光照算法，它不僅能實(shí)現(xiàn)顏色滲透、焦散、次表面散射等效果，還能對(duì)中間介質(zhì)進(jìn)行渲染。在傳統(tǒng)的光子映射算法實(shí)現(xiàn)全局光照效果時(shí)，場(chǎng)景中個(gè)別的角落、縫隙等細(xì)節(jié)處得不到充分的照明能量，加上光子分布不均勻造成的噪聲問(wèn)題，通常結(jié)合使用最終聚

2、集來(lái)優(yōu)化渲染效果。
　　最終聚集算法雖然提出時(shí)間要早于光子映射，卻是對(duì)光子映射算法的有效補(bǔ)充，能優(yōu)化光子映射的渲染效果，但是，相比光予映射的渲染速度，最終聚集運(yùn)行時(shí)間代價(jià)較大。造成這種代價(jià)的原因正是在于每次最終聚集過(guò)程都重復(fù)執(zhí)行著色器程序，本文將光子映射預(yù)計(jì)算之后的著色點(diǎn)顏色值以點(diǎn)緩存文件的方式緩存起來(lái)，那么在計(jì)算最終聚集的時(shí)候就不需要重復(fù)執(zhí)行著色器程序，只需從點(diǎn)緩存文件中讀取當(dāng)前著色點(diǎn)的緩存顏色值即可。采用這種方式能大幅減少有間

3、接光照、顏色滲透存在的場(chǎng)景的渲染時(shí)間
　　作為世界上最著名的動(dòng)畫公司之一的皮克斯創(chuàng)建了Renderman規(guī)范，并將其真正應(yīng)用到動(dòng)漫電影工業(yè)中。目前，基于Renderman規(guī)范的渲染引擎有很多，已經(jīng)被證明是一個(gè)成功的規(guī)范，本文選擇Renderman作為研究和實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)。
　　本文的主要工作包括:
　　1.基于光子映射和最終聚集的結(jié)合，如何減少渲染時(shí)間是本文的主要工作之一。著色器程序的重復(fù)解釋執(zhí)行是光子映射和最終聚集算法運(yùn)

4、行過(guò)慢的主要原因，本文算法主要思想是利用點(diǎn)緩存達(dá)到減少對(duì)著色器程序的調(diào)用從而起到時(shí)間加速的效果。本文預(yù)先對(duì)光子圖進(jìn)行輻照度的計(jì)算，并將結(jié)果保存到點(diǎn)緩存中，而通常情況下，點(diǎn)緩存的大小要遠(yuǎn)小于光子圖的大小，而且在渲染時(shí)可以一定程度地減少因光子分布不均勻產(chǎn)生的噪聲并能保證圖像的渲染質(zhì)量，同時(shí)減少渲染所用時(shí)間。
　　2.光子映射算法還適應(yīng)于中間介質(zhì)的渲染，這也是本文第二部分的主要工作，首先使用raymarching算法實(shí)現(xiàn)了燈光霧的渲染;