基于高動(dòng)態(tài)范圍的實(shí)時(shí)光照技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、光照計(jì)算是幾乎所有的高級(jí)圖形特效的支撐技術(shù)。然而，真實(shí)感光照計(jì)算在實(shí)時(shí)圖形渲染中計(jì)算過(guò)于復(fù)雜，如何在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中應(yīng)用就需要更多考慮渲染效果與視覺(jué)效果的平衡。真實(shí)的光照效果能夠大大增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)、視頻游戲、飛行仿真和戰(zhàn)場(chǎng)模擬等實(shí)時(shí)圖形系統(tǒng)的用戶(hù)體驗(yàn)，因此在游戲引擎中引入高級(jí)實(shí)時(shí)光照技術(shù)是非常重要的。 本文的主要研究?jī)?nèi)容包括全局光照模型、局部光照模型、實(shí)時(shí)多光源光照模型和基于圖像的光照。在實(shí)時(shí)大規(guī)模場(chǎng)景真實(shí)感渲染的背景下，通過(guò)對(duì)多種光照

2、模型的對(duì)比研究，采用延遲光照是最適合進(jìn)行多光源實(shí)時(shí)計(jì)算的，并且高動(dòng)態(tài)范圍光照很適合圖像后期處理，整合這兩種技術(shù)使得實(shí)時(shí)高質(zhì)量光照計(jì)算成為可能。 實(shí)時(shí)多光源光照技術(shù)在游戲軟件中有重要的應(yīng)用。但是由于光源的增多使光照計(jì)算的復(fù)雜度也成倍增加。延遲光照技術(shù)把幾何計(jì)算和光照計(jì)算分開(kāi)，這完全不同與傳統(tǒng)的繪制技術(shù)。不再是基于頂點(diǎn)計(jì)算光照而是基于片元的計(jì)算光照，從而大大降低了光照計(jì)算的計(jì)算量。結(jié)合最新的可編程圖形硬件，本文用多個(gè)繪制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)了硬

3、件加速的延遲光照，完成了實(shí)時(shí)多光源光照計(jì)算。 基于圖像的光照是在基于圖像的繪制中發(fā)展起來(lái)的。后者是一種完全不同于傳統(tǒng)的基于幾何模型的繪制方法，它從全光函數(shù)的角度來(lái)渲染場(chǎng)景。本文實(shí)現(xiàn)的高動(dòng)態(tài)范圍光照是基于圖像的光照的一種。首先是把虛擬世界圖像的RGB值轉(zhuǎn)換成現(xiàn)實(shí)世界的光強(qiáng)值，用高精度的光強(qiáng)值計(jì)算光照。然后再用色調(diào)映射(tonemapping)把高動(dòng)態(tài)范圍的值映射到低動(dòng)態(tài)范圍的設(shè)備上進(jìn)行顯示。試驗(yàn)證明高動(dòng)態(tài)范圍光照可以提供更細(xì)節(jié)的效