蒙特卡罗与准蒙特卡罗相互融合的整体光照计算

蒙特卡罗方法具备普适性、鲁棒性以及与问题复杂度无关性等优点 ,非常适于十分难解的整体光照计算问题 ,但缺点是生成图像随机噪声大 准蒙特卡罗方法计算连续被积函数低维积分的收敛速度快于蒙特卡罗方法 ,但不适于直接求解复杂的整体光照计算问题 文中研究蒙特卡罗整体光照计算最根本环节 ,即随机游动的抽样模式 ,提出融合蒙特卡罗与准蒙特卡罗的两种通用的新型整体光照计算策略 两种新型策略可以应用于所有基于蒙特卡罗的整体光照算法 ,不仅能够降低生成图像的随机噪声 ,而且实现简单。

基于改进体素锥追踪的大规模场景光照计算

针对大规模场景光照渲染计算量大的问题,提出一种基于改进体素锥滤波器追踪的全局光照计算算法。首先,以级联纹理结构改进简单的体素结构,实现快速高效且经各向异性过滤的场景光照信息存储,减少内存消耗;其次,基于法线加权累积计算直接光照衰减,缓解法向一致性问题;最后,基于级联纹理结构对锥波滤器进行改进,采用动态体素查找,避免整个存储结构的遍历,从而实现全局光照的高效计算。实验结果表明,改进算法在降低内存占用、提高渲染速度的同时,保持与经典体素锥追踪算法相近的渲染效果。

基于象素的光照计算技术

多年来由于硬件所提供的功能有限 ,实时绘制普遍采用基于顶点的光照计算技术 ,但是这种技术无法反映粗糙物体的光照细节 ,因此也就无法实时地绘制具有高度真实感细节的物体 .基于象素的光照计算技术采用新一代的硬件 ,可以实时地绘制粗糙物体的光照细节 ,具有很高的真实感 .首先 ,对基于象素的光照计算技术与基于顶点的光照计算技术进行比较 ,分析基于象素的光照计算技术的优点 ;然后 ,在介绍基于象素的光照计算技术的发展的同时 ,分析基于象素的光照计算技术的理论基础 ,比较了它与 Phong明暗处理硬件加速技术的关系 ;最后 ,在介绍最新硬件功能的基础上 。

基于空间聚类增强Lightcuts的光照计算

Lightcuts是面向多光源场景的高效绘制方法.它渐进地对光源进行聚类组织,并以二叉树进行管理,由此在绘制时可用一些光源聚类的代表光源(统称为‘光源割’)进行光照计算,以减少需要计算的光源数量.但是,当光源很多并分布复杂时,在二叉树结构中寻找光源割也要花费不少的计算.为此,有些方法提出利用绘制中的图像连贯性来减少光源割的搜寻计算,并取得了较好的效果.文中提出利用空间聚类来减少光源割的搜寻计算,即先根据位置和法向对场景中的几何位置进行聚类,为各个类的代表点寻找其光源割,以作为该类其它点搜索各自对应光源割的初始情况.实验表明,文中方法能很好地减少光源树中搜索光源割的计算,提高Lightcuts的光照计算效率,优于利用图像连贯性的加速方法,加速性能稳定,并且光源越多分布越复杂,加速效果越好.

基于OpenGL的像素光照计算技术

首先介绍了基于像素的光照计算的理论基础;然后通过与基于顶点的光照计算技术的比较,分析了其优缺点;最后将其与新一代的硬件相结合,通过对基于像素计算的点光源的实现,展现了其在OpenGL下的强大功能和应用前景。

多级存储优化的大规模全局光照快速计算

针对大规模复杂场景渲染的全局光照计算量大从而影响其渲染实时性的问题,提出了一种基于多级分辨率纹理存储结构的改进体素锥追踪全局光照算法。算法首先采用基于人眼视觉特性的多级分辨率纹理存储结构高效存储光照信息,并在直接光照计算时,结合存储结果特点,然后采用混合存储的GPU硬件加速与无贡献节点丢弃的软件加速相结合方法,进一步提高光照渲染效率,最后基于多级纹理及闭合体节点自适应合并对锥波滤器进行改进,实现全局光照的高效计算。试验结果表明,改进算法减少了光照计算量,降低了系统内存占用,并取得了与经典算法相近的场景光照渲染效果,从而验证了其在大规模光照计算的有效性。

基于三维点云颜色特征的苹果树冠层光照分布计算方法

合理的果树冠层结构有利于获取充足的光照,对提升果实产量及品质具有重要意义。为了揭示果树冠层光照分布规律,以自由纺锤形苹果树为研究对象,以目标图像的颜色变化与光照强弱存在相关性为理论依据,首先利用Trimble TX5型地面三维激光扫描仪以'顶视法'获取叶幕稳定期苹果树冠层三维点云,按照实际苹果树冠层划分方法,提取三维点云空间不同区域的颜色特征,针对自然环境下苹果树冠层颜色特征具有复杂性和模糊性,不能采用精确、定量的符号对其进行描述的不足,构建以颜色特征为输入、相对光照强度为输出的模糊神经网络,以此作为苹果树冠层光照分布预测模型。试验结果表明:提出的基于三维点云颜色特征的光照分布计算方法具有较好的可行性,预测精度为80.57%,能够为科学合理的苹果树修剪和整形提供技术支撑。

一组公式巧解光照图计算问题

光照图的判读与计算，是历年来高考命题的热点和难点。但这部分考题学生的得分率普遍很低，绝大多数考生对此类考题心存畏惧，无从下手。笔者根据多年教学经验总结了一套公式，能巧解此类问题，希望对考生们有所帮助。公式如下：

一种基于per-pixel光照的高质量体绘制算法

分析讨论了一种基于per-pixel光照的高质量纹理映射体绘制算法。可以精确地对任意的动态点光源进行光照计算,这主要归功于在光照计算中采用了归一化的梯度,以及在每个像素上计算光照强度。同时,还提出了一种新技术通过对梯度的实时计算来有效的减少在传统基于纹理映射的体绘制中巨大的内存消耗,使得大规模体数据的实时绘制成为可能。充分利用了目前PC图形硬件成熟的可编程特性,特别是fragmentprogram,可以快速的载入体数据,得到可交互的绘制。最后对医学体数据进行绘制,得到了较为理想的结果。

基于IBL的光照一致性研究

关于增强现实,为了使虚拟物体与真实场景融合,光照一致性显得尤为重要。光照一致性是指根据真实场景中的光照情况,对虚拟物体进行光照处理,使得虚拟物体和真实场景的明暗色调、阴影等完全一致,看不出虚拟物体任何的悬浮感。假设已经获取真实场景的信息,将高动态范围图像(HDR)的每一个像素点当作光源,采用基于图像的光照(IBL)对虚拟物体进行光照计算,利用屏幕空间环境光遮蔽算法(SSAO)生成物体表面附近的阴影信息。两者结合,使得虚实结合,输入不同的HDR和虚拟物体,均能获取很好的虚实结合效果。

实时绘制带斑纹的毛发

提出一种将reaction diffusion过程纹理与Lengyel的毛发绘制算法相结合 ,实时生成带有斑纹的毛发的方法 利用vertexshader和 pixelshader等硬件扩展功能对Lengyel方法进行了改进 ,不但提高了绘制速度 。

基于参数空间的混合多分辨率绘制

根据点和多边形在表示和绘制物体上各自不同的特点,提出了一种有效绘制细节高度复杂物体的多分辨率方法.3D表面被映射到参数平面,经规则采样成为几何图像,P-Quadtrees是基于几何图像建立的四叉树多分辨率层次结构.通过对四叉树的遍历,面向视点的表面用较大多边形面片绘制,光照细节通过法向映射完成;轮廓部分通过视点相关的LOD(level of detail)控制进行细化,使用点来绘制物体复杂精细的轮廓.通过此方法,细节复杂模型的绘制不仅可以被硬件加速,而且无论在表面还是在轮廓部分都能获得很好的视觉效果.

一种基于体绘制的交互式实时虚拟内窥镜算法

为了实现一种更好的虚拟内窥镜算法,在分析虚拟内窥镜和体数据可视化方法的特点的基础上,提出了一种基于透视投影体绘制的交互式实时虚拟内窥镜算法。该算法运用了动态数据精简技术,提出了视点3D漫游路径的快速自动生成方法和交互式内窥显示方法,能方便医生实时观察与诊断。并对传统面绘制中的光照计算加以修改,应用于内窥体绘制过程,以生成3D效果逼真的虚拟内窥镜图像。在微机平台上实现的基于体绘制的虚拟内窥镜系统,验证了该算法的实时性和所生成图像的质量。

硬件加速的实时Phong绘制技术

提出一种可适用于任何光源类型和移动光源情况的Phong绘制技术 这种方法转换光照计算从视点空间到三角形面片的局部空间 ,并充分利用了先进图形芯片的硬件加速功能 ,实现了高质量实时的Phong绘制效果 与以往的方法相比 。

利用光线跟踪算法的室内场景仿真

将光线跟踪技术用于室内场景仿真中,根据场景中实体的特点,利用场景描述语言(SDL)描述几何对象及光源,进行场景造型。为了提高算法效率,在跟踪过程中利用跟踪深度和衰减指数等设置阀值,实现了室内场景实体表面的反射、透射和阴影等光照效果,同时综合地运用光照计算以及纹理、反走样、阴影等技术,获得逼真的视觉效果。

基于OpenGL的海底地形三维渲染方法

在海底地形的三维可视化表达中,三维颜色渐变渲染方法能够直观、方便地表达海底地形的起伏变化。本文分析比较了颜色模型与光照模型,提出基于HSL颜色模型的海底地形多色渐变渲染与配色方法,基于OpenGL进行了真实感光照模型的设置,并分析了影响光照效果的相关因素,最终实现了以海底数字高程模型为数据基础并叠加颜色及光照渲染真实感三维海底场景的建立。文中基于MFC平台进行了程序实现,并与常见海底地形成图软件的渲染效果进行了比较,对比结果证明本文所提出的渲染方法地形显示准确,渲染效果美观。

Shader模型综述

近年来随着计算机技术广泛应用于3D游戏、三维重建等领域,如何通过适当的shader模型去更加真实地表现现实世界的各种光影效果成了研究的热点。现在比较流行的4种shader模型为:①固定着色模型;②平面着色模型;③Gouraud着色模型;④phong着色模型。文章对这些模型进行了介绍,强调了各种模型的适用场合并对比了4种模型的优劣,最后探讨了着色模型的发展方向。

三角Bezier曲面光滑拼接研究

文章在研究三角Bezier曲面原理的基础上,提出在曲面绘制阶段采用一种新的明暗处理算法,这种明暗处理算法综合了Gouroud算法处理速度快的优点和Phong算法对法矢量进行插值优化的思想,并且该算法采用法矢量二次插值方法,用此法矢量代替原三角片的线性法矢量参与光照计算,可构造出视觉连续的三角Bezier曲面。此算法简单可靠,并可推广到高次三角Bezier曲面的光滑拼接。

基于Canny边缘检测算法的交错采样延迟渲染

全局光照一直是渲染领域中非常重要的一环,这种技术的引入可以使实时渲染画面更加的逼真,可是其对于计算资源的要求非常高。交错采样延迟渲染的核心思想是分块重组Gbuffer中的纹理,通过对应位置的组合由原画面像素构成的多个小场景,让每个小场景都独立计算均分的虚拟点光源下的光照计算,计算完成后将像素还原到原画面中。通过这种方法,可以较好的降低计算复杂度。基于Canny边缘检测算法的高斯滤波器能够较好的识别图像边缘,在交错采样合并小场景后可以较好的将像素上的光照分到周围像素上去,抑制了画面上的网格效果和亮点。

Parallel Implementation of Global Illumination Using PVM

In this paper an attempt of employing network resources to solve a complex and time-consuming problem is presented. The global illumination problem is selected as the study objective. An improved density estimation algorithm is first developed, in which the more inherent concurrency is explored. Then its parallel implementation by using a PVM mechanism and the running performance analysis are provided. The analysis results show the expected speed-up obtained and demonstrate that the PVM has good application prospects for parallel computation in a distributed network.