基于Geometry Clipmap的海洋模拟

本文提出将原本用于地形渲染的Geometry Clipmap技术应用到大规模海洋渲染上,并进行适当调整和改进,使之能更好地适用于动态的海洋场景。首先构建多细节层次的海平面二维网格,然后在相邻层网格之间进行拼接和过渡,接着使用Gerstner波合成随时间平滑移动的Displacement map,最后二维网格根据Displacement map更新网格顶点属性,得到具有动态波浪的大规模海洋场景。实验结果表明本文算法能够模拟得到很真实的海洋视觉效果,帧率可达到1720帧左右,CPU和GPU内存消耗分别为40 M和30 M。本文提出的将Geometry Clipmap技术应用于海洋渲染的方法,具有很好的真实感、实时性和低内存消耗,对大规模海洋模拟具有一定的应用价值。

基于线性变换球面分布的实时间接光泽反射

目的在实时渲染领域中,立即辐射度算法是用于实时模拟间接光泽反射效果的算法之一。基于立即辐射度的GGX SLC(stochastic light culling)算法中使用符合真实物理定律的GGX BRDF(bidirectional reflectance distribution function)光照模型计算间接光泽反射,计算复杂度很高,并且其计算开销会随着虚拟点光源的数量呈明显的线性增长。为解决上述问题,提出一种更高效的实时间接光泽反射渲染算法。方法基于数学方法中的线性变换球面分布,将计算复杂度很高的GGX BRDF球面分布近似为一种计算复杂度较低的球面分布,并基于该球面分布提出了在单点光源以及多点光源环境下的基于物理的快速光照模型。该光照模型相比GGX BRDF光照模型具有更低的计算开销。然后基于该光照模型,提出实时间接光泽反射渲染算法,计算虚拟点光源对着色点的辐射强度,结合多点光源光照模型对着色点着色,高效地渲染间接光泽反射效果。结果实验结果表明,改进后的实时间接光泽反射算法能够以更高的渲染效率实现与GGX SLC算法相似的渲染效果,渲染效率提升了20%~40%,并且场景中虚拟点光源数量越多,所提算法的效率提升越大。结论基于线性变换球面分布的实时间接光泽反射算法,相比于GGX SLC算法,能够在不降低渲染效果的基础上,大幅提升间接光泽反射的渲染效率。