室內(nèi)實(shí)時(shí)全局光照技術(shù)研究.pdf

1、全局光照是指除了考慮從光源直接發(fā)出的光照外還考慮場(chǎng)景中的所有面片反射的光照，即包括直接光照和間接光照。計(jì)算機(jī)生成的圖像中全局光照的要比只有直接光照的看起來(lái)更加真實(shí)更加自然。全局光照雖然效果好，但是傳統(tǒng)的技術(shù)渲染一幀通常需要幾個(gè)小時(shí)，而實(shí)時(shí)渲染幀率應(yīng)該達(dá)到毫秒級(jí)的速度，因此在大部分實(shí)時(shí)應(yīng)用程序中通常只用直接光照加一個(gè)簡(jiǎn)單的漫反射常量的方法，并且大部分關(guān)于全局光照的研究都集中在復(fù)雜材質(zhì)上，很少關(guān)注有大量光源的場(chǎng)景的全局光照問(wèn)題，一般來(lái)說(shuō)渲染

2、代價(jià)會(huì)隨著光源數(shù)量的增加而線性增長(zhǎng)。全局光照尤其是多光源的全局光照的復(fù)雜性使其一直局限于離線應(yīng)用中。 本文分析了當(dāng)前的幾種全局光照算法，針對(duì)室內(nèi)渲染的具體情況即封閉場(chǎng)景、室內(nèi)光源數(shù)量多、室內(nèi)家具以及光源可以自由移動(dòng)等，采取了光照?qǐng)D和立即輻射度相結(jié)合的方法來(lái)計(jì)算全局光照。對(duì)室內(nèi)能量大的主光源用GPU計(jì)算一次反射的間接光照，其他光源用預(yù)計(jì)算光照?qǐng)D的方式計(jì)算其直接光照，由此使得室內(nèi)場(chǎng)景中能量大的主光源能自由移動(dòng)，室內(nèi)物體也可以自由移動(dòng)

3、并且能接受和產(chǎn)生間接光照，動(dòng)態(tài)主光源的直接光照及其間接光照與預(yù)計(jì)算的光照?qǐng)D結(jié)合，在犧牲一些渲染質(zhì)量的前提下，使動(dòng)態(tài)主光源、動(dòng)態(tài)攝像機(jī)的多光源場(chǎng)景的全局光照實(shí)現(xiàn)了交互級(jí)的繪制。 本文的主要工作如下： 1、選取場(chǎng)景中能量大的一個(gè)主光源，對(duì)其進(jìn)行拋物面映射以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)室內(nèi)場(chǎng)景的均勻采樣。先期立即輻射度在GPU上實(shí)現(xiàn)主要采用傳統(tǒng)的陰影映射來(lái)產(chǎn)生RSMs，這種方法用透視投影受視景體的限制，只適用于聚光燈的情況，而不能用于視域更大的

4、光源。后來(lái)有用立方體映射的方法來(lái)生成180°聚光燈和360°點(diǎn)光源的陰影圖，但是這種方法需要繪制六次場(chǎng)景來(lái)作為立方體六個(gè)面的陰影圖，很難達(dá)到實(shí)時(shí)幀率。本文采用拋物面映射的方法既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廣角視域的均勻采樣，又實(shí)現(xiàn)了交互級(jí)的繪制。 2、用CPU計(jì)算其他非主光源的直接光照并存儲(chǔ)到光照?qǐng)D中，算法為了實(shí)現(xiàn)交互級(jí)的繪制，只計(jì)算主光源的陰影，忽略了非主光源的陰影計(jì)算，避免了計(jì)算光照?qǐng)D中費(fèi)時(shí)的遮擋查詢，使得光照?qǐng)D的更新可以在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)完成