面向三维流管可视化的各向异性屏幕空间环境光遮蔽算法

屏幕空间环境光遮蔽(AO)算法是一种流行的全局光照技术,此类技术可用于辅助复杂3D流管场景的可视化,以便于更好地理解场景分布特点。对此提出一种屏幕空间各向异性AO方法来实现复杂三维流管场景可视化。其基本思想是利用三维流管的特性设计两个各向异性滤波器,来指导计算流管场景AO时的屏幕空间采样和空间复用步骤。具体而言,这种策略通过各向异性地生成垂直于流管方向的采样点计算AO。该策略可以减少算法在获取满意渲染结果时所需的样本数量。同时为了进一步提高算法性能,提出对邻近像素的AO计算结果进行沿流管方向各向异性空间复用。实验结果表明,该算法在渲染质量和性能上均优于现有的屏幕空间AO算法方案。

自适应的多层屏幕空间环境光遮蔽

在多层屏幕空间环境光遮蔽算法中,为解决计算开销随深度缓存层数线性增长的问题,提出一种自适应的多层屏幕空间环境光遮蔽算法.首先分析部分采样点在所有深度缓存层上的深度变化幅度,估算出所需的采样层数Dmax;然后在其余采样点上进行多层计算,到Dmax层便停止.实验结果证明,该算法避免了在深度变化平缓区域进行无效的多层计算,以接近单层算法的绘制效率获得了和多层算法几乎完全相同的绘制效果.

一种改进的屏幕空间环境光遮蔽(SSAO)算法

在计算机图形学中全局光照的效果直接影响画面的真实性,使用传统的光线跟踪技术计算复杂,难以实时。所以在游戏等实时应用中一般选用环境光遮蔽(AO)技术模拟全局光照效果。屏幕空间环境光遮蔽(SSAO)是实际应用较多的一种AO算法,该算法可以在实时运行的条件下较为逼真的模拟全局光照的渲染效果。针对目前SSAO算法在采样点选择、纹理采样和平滑滤波3个方面的缺陷,提出相应的改进方法,改善原有算法的性能和渲染效果,使其更适用于三维游戏中的实时游戏场景渲染。

OpenGL使用可编程管线实现屏幕空间环境光遮蔽

OpenGL计算机图形编程接口实现了计算机对3D图形的渲染功能,然而旧版本的OpenGL（兼容版compatibility pro-file）是采用固定管线的渲染模式对图形进行渲染,固定管线中的渲染程序是固定的,OpenGL用户无法更改这类渲染程序,这使得旧版本OpenGL的使用者实现的功能受到了很大的限制。新版本的OpenGL（核心板core profile）则采用了可编程管线模式对图形进行渲染,可编程管线相对于传统固定管线的优势在于图形该如何和渲染可以由OpenGL用户来实现,从而使OpenGL的灵活性得到扩展。将通过可编程管线来实现传统固定管线难以实现的环境光遮蔽效果。

基于卷积神经网络的实时环境光遮蔽计算

已有的基于屏幕空间的环境光遮蔽计算方法虽然保证了计算的实时性,但是存在估计失真以及细节丢失等难以解决的问题。针对该问题,提出了一种结合低频光线追踪采样以及蒙特卡罗去噪的算法框架对环境光遮蔽进行实时计算。为了解决传统蒙特卡罗去噪算法无法实时处理的问题,提出了一种基于卷积神经网络的蒙特卡罗去噪算法,并针对问题对网络结构进行了改进和优化。实验证明基于卷积神经网络的方法能够对环境光遮蔽的去噪问题进行准确的处理,同时对卷积网络的改进在保持精度的基础上显著地提高了计算效率。对比实验显示了该算法在保持与高频采样光线追踪算法相近效果的前提下可达到与基于屏幕空间环境光遮蔽计算方法相近的每秒数百帧的计算效率。

基于全景图像的阴影算法研究与实现

基于图像光照技术(IBL)是目前增强现实常见的光照渲染方式,利用IBL的已知条件之一——全景图设计出一种模型阴影生成算法,使其可与IBL技术无缝衔接。首先,使用HDR全景图模拟真实场景中的光照分布;其次,识别三维模型顶点对周围环境光照的可见性区域,同时使用黎曼积分将可见区域光照影响数据化,生成阴影贴图;最后,利用屏幕空间环境光遮蔽技术(SSAO),模拟物体褶皱处的间接光照。实验表明,所提出的阴影生成算法能够得到逼真的阴影效果,同时可以完美嵌入到IBL技术中。