基于物理的次表面散射繪制方法.pdf

1、隨著圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及計算機運算能力的提升，真實感渲染技術(shù)在影視動漫、視頻游戲、模擬仿真等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。具有高度真實感的材質(zhì)在整個渲染過程中具有重要作用，目前像PRman、Arnold等主流的電影級商業(yè)渲染器都具有自己的材質(zhì)系統(tǒng)，藝術(shù)家通過組合各種材質(zhì)并調(diào)節(jié)它們的參數(shù)，就可以使用這些渲染器渲染出照片級真實感的圖片，最終這些令人震撼的畫面制作成電影呈現(xiàn)給了觀眾。商業(yè)渲染器提供的材質(zhì)可以分為兩類，其中可用于模擬玻璃、塑料、不銹鋼等

2、硬質(zhì)表面的基本材質(zhì)因為實現(xiàn)難度低且發(fā)展較早已經(jīng)日趨成熟，而像皮膚這種特殊的具有次表面散射特點的材質(zhì)因為實現(xiàn)難度高且發(fā)展起步晚一直是衡量一個真實感渲染器優(yōu)劣的重要因素。另一方面，因為所有非傳導(dǎo)的有機體都具有次表面散射特性，所以這種材質(zhì)在影視和游戲中的應(yīng)用非常廣泛。使用純物理模擬的次表面散射材質(zhì)因為收斂速度太慢而無法實際應(yīng)用，然后近似模擬的次表面散射材質(zhì)便應(yīng)運而生。但這些近似方法各有優(yōu)缺點，有的渲染速度快但是流程復(fù)雜效果一般，有的流程簡單效

3、果一流但是渲染速度較慢，而目前關(guān)于實時次表面散射的研究很少，徐昆提出的方法只能適用于物體的光照環(huán)境不變的情形。
　　本文深入研究了兩種不同的次表面散射算法，并以renderman規(guī)范渲染器為平臺，就如何在該類渲染器下實現(xiàn)次表面散射材質(zhì)進行了深入研究，最終給出一套完整實現(xiàn)，并對實驗結(jié)果進行了對比和分析。然后，結(jié)合前面方法，提出了一種基于GPU的實時次表面散射算法，該方法分為兩步，第一步利用BSSRDF的重要性采樣方法得到每個著色點所

4、依賴的采樣點紋理坐標(biāo)，并將它們存入貼圖中，第二步計算每個著色點時，根據(jù)上一步得到的紋理坐標(biāo)將物體表面的直接光照進行融合即得到著色點顏色。本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究基于點云的快速分層次表面散射，對在REYES架構(gòu)渲染器中實現(xiàn)該方法時的點云分布進行優(yōu)化，結(jié)合多層次表面散射算法，提出了一種帶有表面粗糙度的快速分層次表面散射算法，可以模擬光滑的玉石。⑵提出了一種在renderman規(guī)范渲染器中實現(xiàn)基于BSSRDF重要性采樣次表面散射算法的方法，