基于生成对抗模型及光路分解的全局光照绘制

针对现有全局光照图像重建高频特征效果模糊的问题,提出一种基于生成对抗模型及光路分解的全局光照绘制网络,以各类图形辅助属性(法线、深度、粗糙度等)为主要输入,学习光照传输的抽象表示并编码,用于推理光照图像。第一,将光照解耦为漫反射和镜面反射两部分,设计独立的生成对抗网络端到端地学习和推理光照子图,避免混频光照的相互干扰,保证高频细节的清晰重现。第二,使用自编码器作为绘制网络的基本结构,添加多尺度特征融合模块用于不同感受野下的特征合成,以促进阴影、镜面反射等复杂特效的有效表达。第三,使用旋转损失和特征损失两种增强的对抗损失函数,增加网络训练的稳定性。实验结果表明,与现有降噪或图像生成模型相比,该方法能够有效地生成视觉上更逼真的全局光照图像,保留更多高频细节,PSNR指标提升8%~20%。

交互式蒙特卡洛全局光照超分辨率重建

针对现有全局光照图像的重建效果模糊且耗时较长问题,提出一种基于生成对抗的交互式图像超分辨率重建网络,使用低分辨率的高频噪声推理高分辨率的全局光照图像。将G-buffer中的图形特征作为辅助输入,利用其低噪与相似性,为网络增加图像高频信息;为避免多模态输入下产生冗余特征,利用注意力机制抑制辅助输入中的无效信息;建立混合感知损失函数,促进产生自然的图像风格。实验结果表明,在4 spp的低分辨率噪声输入下,能够在交互式帧率下获得4倍超分辨率全局光照图像,支持阴影、间接漫/镜面反射等光照效果。

基于点的全局光照绘制方法综述

全局光照的计算是真实感绘制的重要部分,基于点的全局光照算法(PBGI)是一种高效的全局光照计算方法,虽然该方法绘制质量有偏,但以其快速高效、无噪声而被广泛地应用于影视动漫行业.文中总结了PBGI相关工作,并将其分为更复杂的绘制效果、基于点的绘制优化、基于众核的加速优化和PBGI存储优化4类方法进行对比分析;进一步地,从绘制速度、绘制质量、算法并行度、绘制场景规模和算法实验难度5个方面对上述4类PBGI方法进行对比分析;最后指出该方法目前面临的问题和挑战,为后期的研究提供思路.

基于光线跟踪方法的全局光照研究

光线跟踪方法是解决全局光照问题的一种重要方法。概括性地提出光线跟踪方法研究的基本任务是研究关于采样、加速求交的问题,并综述性地分析了光线跟踪相关算法。介绍了该领域近期研究热点即实时光线跟踪以及基于图形硬件的光线跟踪的相关研究工作,指出了光线跟踪方法在解决全局光照问题时的优缺点以及未来的研究重点。展望了基于光线跟踪方法的全局光照应用前景。

基于直接光照的全局光照模拟

根据间接光照分布在空间的各个方向、没有明确的方向性、在各个方向上光照强度分布比较均匀的特点,提出采用灯光阵列的方法,通过GPU硬件加速计算其直接光照效果,达到快速模拟全局光照的目的。实验结果表明,与常规的渲染算法比较,该方法在取得较好视觉效果的同时提高了渲染速度。

多光源实时全局光照算法的实现

针对全局光照尤其是多光源的全局光照的复杂性使其一直局限于离线应用的问题。对能量大的能代表多个光源的主光源,采用立即辐射度的方法,跟踪其光线产生虚拟点光源(VPLs:Virtual Point Lights),这些VPLs再照亮场景实现实时的一次反射的间接光照。对场景中其他非主光源采用预计算光照图的方式计算其直接光照,动态主光源的直接光照及其间接光照与预算的光照图结合。在牺牲少许渲染质量的前提下,用CPU(Central Processing Unit)预计算光照图,GPU(Graphics Processing Unit)计算间接光照,,并结合光照图合成最后的图像,实现了动态主光源、动态摄像机的多光源场景全局光照交互级绘制。

全局光照环境中的逆向绘制

提出一种恢复场景中所有物体的反射特性的方法.算法以一个全景图、场景的完整几何模型和光源信息为输入,结果是场景的一个完整反射模型.恢复是以逐步求精的方式进行的.先假定物体表面是漫反射面并生成一幅全景图,然后算法逐步迭代,比较绘制的全景图和原始全景图,如果有的物体的误差超过某个阈值,算法为 他们选择更负责的反射模型.最后,场景中的每个物体有了一个合适的反射模型,可以在新的光照和视点条件下绘制,旧的物体可以从场景中移去,新的物体可以添加到场景中.对漫反射、各向同性反射和各向异性反射纹理面的纹理恢复也作了深入研究;高光和阴影的影响也能基本去除.

基于BRDF和GPU并行计算的全局光照实时渲染

基于光线追踪,将屏幕图像像素分解为投射光线与场景对象交点面片辐射亮度和纹理贴图的合成,每个面片的辐射亮度计算基于双向反射分布函数(BRDF)基的线性组合,并通过图形处理器(GPU)处理核心并行绘制进行加速,最后与并行计算的纹理映射结果进行合成。提出了一种基于BRDF和GPU并行计算的全局光照实时渲染算法,利用GPU并行加速,在提高绘制效率的前提下,实现动态交互材质的全局光照实时渲染。重点研究:对象表面对光线的多次反射用BRDF基的线性组合来表示,将非线性问题转换为线性问题,从而提高绘制效率;利用GPU并行加速,分别计算对象表面光辐射能量和纹理映射及其线性组合,进一步提高计算效率满足实时绘制需求。

全局光照下古建筑场景的仿真渲染研究

提出了一种针对古建筑场景的仿真渲染方法,通过对全局光照渲染引擎的渲染原理分析,基于古建的空间造型、材质纹理、色彩扩散关系以及室内外光照等若干因素对古建渲染进行了综合研究,得到一种高效的、具备高真实度的、能够烘托古建历史文化氛围的仿真渲染思路,为古建的数字化呈现与数字化保护提供可靠的技术支撑。

利用形状因子采样的实时全局光照绘制

为了对物体表面材质进行实时编辑,提出一种动态光照和任意视点条件下的实时全局光照算法.该算法预计算各面片的形状因子,并存储其中较大的形状因子值和相应的面片号,这些面片是光照贡献最大的面片.一次间接光照利用这些面片计算,并用亮度补偿策略增加计算精度,而二次及多次间接光照则用近似公式估算,整个光照计算过程在GPU中完成.实验结果表明,文中算法在视点改变、光照改变和材质改变情况下,对静态场景能获得逼真的实时全局光照绘制效果.

基于梯度图的微结构表面全局光照实时绘制

针对带有微结构表面的几何模型全局光照计算复杂、难以达到实时性要求的问题,提出一种基于高度梯度图分析的全局光照实时绘制方法.首先,定义微结构高度梯度图,并据此构建可见点的局部最高点集合.其次,给出面向微结构表面对象实时绘制的全局光照计算模型,将光照计算近似分解为环境光入射、光源直接光照和一次交互漫反射这3种分量的计算.在环境光计算过程中,提出一种自适应环境光遮挡计算,借助局部最高点集合计算遮挡角.在直接光照中,给出一种微结构阴影的修正方法,搜索入射光方向的最近局部最高点剖面;通过比较剖面内光线投影与局部最高点的遮挡角,近似确定由微结构造成的阴影区域.最后,根据可见点的局部最高点集合确定一次交互漫反射的采样范围,进行渗色处理.整个全局光照计算方法在图像空间完成,较好地利用了延迟着色的思想和GPU并行计算的特点.算法可以在使用低精度几何模型时表现出带有微结构表面的高精度模型的全局光照效果,且适用于动态场景和可变形物体的全局光照计算.

面向撞击点的密度估计全局光照算法

美国康奈尔大学提出的面向密度估计的光照算法中 ,密度估计的并行计算当场景各表面光照情况不均时 ,由于各子任务计算量相差悬殊 ,其并行加速比受到限制 .本文提出一种改进的密度估计算法——面向撞击点的密度估计及其并行计算 ,采用限制子任务大小的方式解决了各子任务计算量相差悬殊引起的加速比受限的问题 .

建筑渲染中全局光照技术的应用

该文介绍了一种建立在最新的软件硬件和计算机图形科学基础上计算机建筑渲染的新技术——全局光照。通过一些实例,探讨了全局光照技术的各个万面如天光、HDRI在计算机建筑渲染中的应用。

一种面向并行实现的全局光照算法

提出一种适合于并行实现的全局光照算法，对真实感图象的实时生成和交互性运行进行了有益的探索。算法主要由两个模块组成：粒子跟踪过程，网格优化与密度估计过程，在此进行了详细介绍。另外，给出算法实际运行得到的具有高度真实感的生成图象。

一种求解全局光照的分层遮挡测试算法(英文)

介绍一种用于支持如光线跟踪和辐射度求解等全局光照的高效分层遮挡测试算法．它基于简单的圆锥体相交检测，可以尽早排除场景中的非相关部分和迅速找出那些落在给定物体的阴影区的多边形顶点．它已显示出是一种传统的阴影探测方法（ＳｈａｄｏｗＦｅｅｌｅｒ）的有效替换算法．

一种辐射度全局光照网格模型的简化方法

全局光照模型计算通常将环境中的表面分解得足够细，以精确地捕捉由于物体间相互遮挡所引起的阴影效果及其他一些光照效果．因而，一个复杂场景经全局光照计算后，其模型复杂度远远超出了当今图形工作站的实时绘制能力．给出了一种辐射度全局光照网格模型的简化方法．算法首先根据辐射度计算的特点以及人眼的视觉特点，提出以辐射度最大相对变化值为准则，以面片合并法实现全局光照网格模型的第１步简化，将原辐射度全局光照网格模型简化为能量相对变化在用户定义误差范围内的一些超面区域．然后利用顶点删除法实现超面区域边界的简化，进一步加大原网格模型的简化程度．试验表明，这种算法不仅能有效地简化辐射度全局光照网格模型，而且能较好地保持原光照网格模型的特征．

辐射度技术用于随机分维几何面的全局光照计算

分维几何为模拟自然形体和景物提供了十分卓越的工具．然而，分维几何的造型是一个无限细分的随机造型过程，这就为分维几何的绘制带来了极大的困难．到目前为止．只有某些特殊的光线跟踪技术能够用于绘制分维几何曲面，主要产生高光效果．本文首次提出了用于绘制分维曲面的辐射度技术．该技术将漫反射的计算与随机分维造型紧密结合起来，使逐步求精的辐射度技术自然地融合于分维曲面生成的求精过程中．该技术的关键是解决分维曲面细分的辐射度能量再分布问题．本文给出了其能量再分布算法，并成功地实现了分维几何面的辐射度技术．其示例的测试结果说明，该方法具有良好的效率．该技术的实现增强了辐射度图形表达真实感的能力并且提高了辐射度技术的实用性．

基于级联体素纹理的VCT全局光照算法

针对大规模场景的全局光照渲染往往因为计算量过大而无法满足实时性要求的问题进行了研究,提出一种高性能的体素圆锥追踪(voxel cone tracking,VCT)全局光照算法。算法包括:a)在体素化阶段,提出一种新型的场景光照信息表示级联体素纹理结构,该结构极大地减少了存储场景的内存消耗而且具有各向异性,在处理大规模场景时具有速度快、质量高的优势;b)在光照计算阶段,基于级联体素纹理结构提出一种改进的圆锥追踪滤波器,能够提高光照注入和反射光计算的效率;c)改进场景的体素化更新策略进一步提高了算法的运行时帧率。实验证明,本算法在降低内存占用空间和提高速度方面均远优于原VCT算法,满足了大规模场景中全局光照计算的实时性要求。

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。

3D场景全局光照研究与实现

随着科技的发展网络的提速,人们对于3D场景的应用越来越多,体验需求不断提高。3D场景的真实感绘制需要建立相应的物理光照模型,考虑光线传播过程中的多次反射折射现象。根据物体表面对光线的反射特性,可以建立物理模型,重点介绍了Phong模型。真实感光照绘制算法主要有两种,光线追踪和辐射度算法,分别分析了两种算法实现原理和实现细节,并分别使用两种算法实现3D场景的绘制,对实验结果进行了分析比较。