基于HDR的實(shí)時(shí)光照技術(shù)研究.pdf

1、隨著三維圖形技術(shù)在各行業(yè)迅速發(fā)展與普及，實(shí)時(shí)性已成為三維圖形應(yīng)用的一個(gè)重要指標(biāo)，而光照的模擬是實(shí)時(shí)圖形系統(tǒng)的核心。真實(shí)的光照效果能夠增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)、實(shí)時(shí)仿真等實(shí)時(shí)圖形系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)，所以研究實(shí)時(shí)光照具有重要的理論和實(shí)踐意義。
　　 實(shí)時(shí)光照的主要難點(diǎn)是光照模擬的真實(shí)性和實(shí)時(shí)性。為了提高真實(shí)性和實(shí)時(shí)性，本文采用兩種方法來(lái)達(dá)到該目的。一是采用高動(dòng)態(tài)范圍(High Dynamic Range，HDR)技術(shù)，把虛擬場(chǎng)景中的RGB 值轉(zhuǎn)化為

2、高動(dòng)態(tài)范圍的光強(qiáng)值，色調(diào)映射高動(dòng)態(tài)范圍的光強(qiáng)值到低動(dòng)態(tài)范圍的設(shè)備上進(jìn)行顯示。二是建立實(shí)時(shí)的光照模型來(lái)模擬光照效果和采用圖形處理器(Graphic Processing Unit，GPU)來(lái)提高了計(jì)算機(jī)圖形處理的速度。
　　 首先分析與研究了色調(diào)映射中的全局色調(diào)映射算法和局部色調(diào)映射算法。對(duì)高動(dòng)態(tài)范圍圖像進(jìn)行先全局色調(diào)映射后局部色調(diào)映射，得到了一種多分辨率與全局相結(jié)合的算法。該算法的復(fù)雜度較低，映射效果能夠較好的滿足要求。其次研究

3、了全局光照模型、局部光照模型和多光源光照模型。在實(shí)時(shí)多光源場(chǎng)景真實(shí)感渲染下，傳統(tǒng)光照模型的光照計(jì)算復(fù)雜度高，而延遲光照把幾何計(jì)算和光照計(jì)算分開(kāi)，降低了光照計(jì)算復(fù)雜度和計(jì)算量，因此Phong 光強(qiáng)計(jì)算的延遲光照模型是最適合多光源實(shí)時(shí)光照計(jì)算的模型。最后，由于HDR 技術(shù)能夠增強(qiáng)場(chǎng)景的光照效果，使場(chǎng)景表現(xiàn)的更加真實(shí)和細(xì)節(jié)表現(xiàn)更加豐富，所以結(jié)合HDR 技術(shù)和延遲光照模型，編寫(xiě)相應(yīng)的運(yùn)行于GPU的著色器程序，實(shí)現(xiàn)了基于HDR的延遲光照算法。實(shí)驗(yàn)