基于虚拟光源的实时半透明材质渲染

半透明材质渲染是实时渲染领域的重要研究部分。针对透射渲染依赖于准确的透射厚度计算,往往受限于场景模型和光照的复杂度问题,提出一种基于虚拟光源来计算半透明材质渲染中的透射厚度的方法。即在场景中增加一个虚拟光源,并在虚拟光源处使用排序算法来计算场景的深度信息。在计算从真实光源到着色点处的透射厚度时,提出在两者世界空间连线的直线段上进行采样,统计在物体内部的采样点占总采样点数目的比例,乘以直线段的长度得到估计结果。并且,当场景中存在多个真实光源时,基于采样的方法能够复用虚拟光源中存储的场景深度信息。该算法能够有效地提升透射厚度计算的准确率,也能减轻场景中光源数量增多带来的显存开销问题。实验证明该方法能在效率、效果和显存开销之间取得较好的平衡。

基于二次虚拟光源的实时间接光照

本文提出了一种动态场景中漫反射表面的实时间接光照计算方法。该方法使用反射阴影图(RSM)来生成虚二次拟点光源(VPLs),并利用光强度体(自定义的一个用于存储光照强度的一个数据结构)和球谐系数来表示场景中VPL光照的分布信息,最后使用延迟渲染技术来渲染整个场景。整个过程不需要预计算,并能在当前主流GPU上满足实时渲染的要求。

基于帧间虚拟点光源重用的动态场景间接光照近似求解算法

基于即时光能辐射度方法的虚拟点光源思想,提出一种新的动态场景间接光照近似求解算法。首先设计出可视场景区域敏感的虚拟点光源采样策略和基于间隔采样的间接光照贡献聚集方法,并给出它们在GPU上的实现途径。然后提出虚拟点光源的帧间重用与更新方法,实现了对虚拟点光源的帧间失效检测、重建及其抛物面阴影图的更新。本文算法将动态场景当作一个整体处理,无需预先区分和指定静态对象和动态对象。实验结果表明,本文算法能够显著地减少动态场景间接光照的平均计算时间。

利用平面虚拟点光源的素描图像绘制

素描画是一种常见的艺术形式,它通过单色线条来表现直观世界中的事物,而能够体现场景层次的高光和阴影则是表现的重点.艺术家经常会对场景的光影进行艺术化的夸张,这种艺术夸张会更好地表现作品主题.首先提出一种二维图像平面的虚拟点光源位置估计算法,根据输入的真实图像的距离场和亮度场,计算虚拟点光源位置,使其对原图像的亮度梯度影响最小,即最符合原场景中的光照方向.然后提出基于二维虚拟点光源的阴影增强算法,加强了真实图像中的明暗对比,因此能够在最终的素描结果中表现出光影效果.使用该方法生成的素描画,在物体边界处具有更好的明暗对比,从而使得最终绘制图像更具有素描画的光影增强特点.

基于可视区域间接光照聚类的虚拟点光源采样

针对间接光照计算精度问题,提出改进的可视区域敏感的虚拟点光源采样方法。设计依据可视场景点位置及其法向量对可视场景点进行聚类的方法;计算虚拟点光源对各类中心位置对应可视场景点的光照贡献与类中可视场景点个数之积的累加和,并把累加和作为该虚拟点光源对可视区域的间接光照贡献估计值;以此估计值构造累积概率分布函数,据此选取实际计算每个可视场景点间接光照时所用的虚拟点光源。实验结果表明,该方法能够以较少虚拟点光源实现真实感强的间接光照效果绘制,提高间接光照计算精度。

立即辐射度综述

立即辐射度作为一种实时全局光照方法,近年来在真实感实时绘制应用研究中得到了广泛的关注,尤其是与当前图形处理硬件GPU的配合,已使其成为适合于在PC上实现复杂场景实时绘制的一种重要方法。对立即辐射度算法进行了综述,以立即辐射度发展历程为主线,分析算法的基本思想,深入剖析了立即辐射度当前的扩展及优化;展现了立即辐射度方法的一个清晰蓝图,指出了该方法在实时全局光照领域中进一步的研究热点和发展方向。

聚类立即辐射度及在增强现实中的应用

提出一种聚类立即辐射度方法,以实现增强现实等领域需要高度真实感的全局光照算法来实现实时交互的绘制效果要求。为此,改进了传统的立即辐射度方法,将大量的用于表达间接光照的虚拟点光源聚类到少量的虚拟面光源中,并使用实时软阴影算法快速计算可见性。同时,借助图形硬件GPU加速场景绘制。实验结果表明,算法在增强现实环境等领域中支持完全动态场景,且在保证良好视觉效果的前提下获得了实时绘制帧率。

基于反射阴影图的间接光照绘制改进算法

提出了基于反射阴影图的间接光照绘制改进算法。利用间接光照变化平滑的特点对低空间分辨率间接光照的计算结果进行插值得到高分辨率间接光照的结果。由于边界区域间接光照的变化是高频的,必须对边界和非边界区域分别计算。利用可视场景点的几何属性图,检测场景中几何对象的边界,将可视场景区域分为边界区域和非边界区域。边界区域的间接光照在高分辨率下直接计算,其它区域则由低分辨率的间接光照结果插值得来,最后使用自适应区域滤波方法对高分辨率间接光照的结果进行滤波得到最终间接光照结果。实验结果表明,相比于原始的基于反射阴影图的间接光照绘制算法,本算法显著提高了绘制效率,并通过设置插值分辨率阈值来增强算法的适应性。

一种复杂非直接光照场景的渲染算法

针对一类具有复杂非直接光照的场景,提出了一种称作Ercuts的全局光照算法。算法提出了虚拟点光源模拟ER采样路径的思想,首先使用双向路径跟踪初始化场景,再根据ER采样在每个像素处产生长度相等的Markov链,这充分利用了双向路径之间的相关性。算法还引入了一种加速虚拟点光源光照计算的方法,为场景中的虚拟点光源建立光源树,通过遍历光源树并控制误差上界来计算场景光照。实验表明,与传统的双向路径跟踪相比,算法在具有复杂非直接光照的场景中有较好表现。

重要性驱动的实时间接光泽反射算法

实时间接光泽反射效果有助于提高渲染场景的真实感.为了解决虚拟点光源(virtual point lights,VPLs)在光泽材质处的着色走样问题,提出基于VPLs光照贡献重要性的渲染算法.首先提出基于Tile的光照贡献估算方法,通过分块拟合和分块剔除快速估算VPLs的光照贡献;然后通过自适应权重的时域复用方法,生成重要性驱动的分布图;最后结合Mipmap多级纹理映射技术,快速在场景的不同区域生成不同密度的VPLs.在金属戒指和斯坦福兔子等场景下的实验结果表明,使用相同数量的VPLs进行渲染,所提算法渲染质量优于随机光源裁剪算法,渲染结果的均方根误差不超过2%.

基于立即辐射度的实时全局光照算法

立即辐射度算法作为全局光照模拟的重要算法之一,在计算机图形学研究中受到广泛的关注,然而目前大部分基于立即辐射的算法都是离线渲染的。随着计算机硬件的发展,立即辐射度算法实时化已经成为一种趋势。通过图形渲染管线计算虚拟点光源,并用Lightcuts算法裁剪后的光源进行延迟着色光照计算,可实现性能较好的实时全局光照效果。

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。