收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于预计算的交互式全局光照明研究

任重  
【摘要】:全局光照明效果为用户提供了虚拟场景中的物体形状、材质以及相互位置关系的重要信息,从而能够大大提高计算机生成图像的真实感。尽管在很多交互应用中都需要全局光照明效果,但过高的计算代价还是使得其一直局限于离线应用中。近年来,很多研究都试图将全局光照明集成到交互式应用中,例如光照明设计、虚拟现实系统以及电子游戏等等。为了降低运行时的计算开销,以提供交互级的绘制速度,一条主要的思路是引入预计算,并将一部分运行时的计算量前移到预计算阶段执行。 本学位论文研究通过预计算来实现交互式的全局光照明模拟,我们提出了两种新的算法。 在第一种算法中,我们首先建立了一个离散的线空间,并提出一种两步扫描转换算法来快速获取该空间中的采样直线与场景的交点,采样结果被组织成一种新的可见性表述,交点场(i-field)。在运行时,光能传输计算必须的光线与场景的求交运算被简化为在交点场中的查询操作。通过分析输运方程,光照明可以被分解为间接辐照度、直接辐照度和可见度。基于这一分解,我们通过一个基于GPU的绘制实现来进一步提高性能。利用光线空间交点样本之间的相关性,我们还提出了一种基于游程编码的交点场压缩技术。 在第二种算法中,我们用球谐函数(SH)矢量来表达低频的光源、反射特性和可见性,并用若干球体来逼近场景中物体的几何。只需使用较少的球体就能很好地近似物体的遮挡特性,物体的低频可见性特征能被有效地保持。运行时,需要在每个接收点处计算球体遮挡物的可见性球谐矢量积。在这里,我们没有使用前人的方法来直接计算SH积,而是转而计算球体遮挡物的对数可见性(通过预计算获得)的和,然后使用球谐指数运算来获得所有遮挡物的可见性球谐矢量积。在低阶球谐函数下,我们给出了球谐指数运算的一个近似方法来加速计算,并证明了这一近似的精确性。由于逐顶点的计算得到了大幅简化,该算法能够很容易地在GPU上实现,相比之前方法有10倍以上的加速。我们称这一新算法为SHEXP。 上述两种算法解决宏观的光能传输问题,而对于由物体表面细节引起的光能传输则无法表现。后一类问题被称为介观光能传输,综合考虑宏观与介观光


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘鹰;韩利凯;;基于VTK和ITK的3D医学图像重建系统的设计与实现[J];价值工程;2011年24期
2 赵磊;赵罡;谈敦铭;;基于八叉树的复杂产品模型实时绘制技术[J];工程图学学报;2011年03期
3 汤亮;雷晓俊;刘小军;孙传范;曹卫星;朱艳;;小麦群体生长状态实时绘制技术及实现[J];农业工程学报;2011年09期
4 李粉莉;童小念;;基于增强现实的图像光照一致性模型探讨[J];电脑知识与技术;2011年25期
5 翟小明;任鸿翔;张新宇;廉静静;;海上搜救模拟器中大规模地形场景的实时绘制[J];中国航海;2011年03期
6 魏迎梅;周侃;吴玲达;;基于小波变换和GPU加速的地形绘制技术研究[J];系统仿真学报;2011年07期
7 孙恺;徐晓刚;;基于WorldWind平台的卫星云图模拟技术研究[J];科学技术与工程;2011年22期
8 赵毅力;;球面全景图漫游算法研究[J];电脑知识与技术;2011年13期
9 王维华;;一个简单笔式交互系统的实现[J];科技信息;2011年17期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 户文成;徐少辉;;城市区域噪声地图技术的研究[A];运输噪声的预测与控制——2009全国环境声学学术会议论文集[C];2009年
2 崔雪峰;王林旭;王珏;;大规模复杂场景的交互绘制技术[A];全国第19届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2008年
3 袁斌;;等值面的交互提取与绘制技术[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年
4 徐玮;张茂军;吴玲达;王炜;;基于图象的动态场景绘制技术[A];中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨2006年全国学术年会论文集[C];2006年
5 董晶晶;;基于图像绘制技术的虚拟场景构建及漫游技术研究[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年
6 衡晓周;任鸿翔;金一丞;;雕塑类复杂景物建模与绘制技术的研究[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
7 艾志玮;;多分辨率并行等值面绘制[A];中国工程物理研究院科技年报(2005)[C];2005年
8 谢晓玲;李玉翠;;真实感图形绘制技术的应用研究[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集[C];2007年
9 唐勇;陶力;;实时阴影绘制技术的研究与应用[A];立体图象技术及其应用研讨会论文集[C];2005年
10 何衡湘;代伟;贺年;尹力;;可视化技术在弹道仿真中的应用[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 任重;基于预计算的交互式全局光照明研究[D];浙江大学;2007年
2 张严辞;基于图象的实时漫游技术研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2003年
3 李胜;大规模室外地形场景加速绘制技术研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2005年
4 蔡飞龙;京剧脸谱数字化建模与绘制技术研究[D];浙江大学;2012年
5 孙鑫;可变材质的交互级全局光照明绘制算法的研究[D];浙江大学;2008年
6 陈勇;虚拟海滨城市关键技术研究[D];中国海洋大学;2007年
7 周东翔;图像绘制及其深度提取技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
8 汤晓安;基于几何与图像的混合建模与绘制技术研究[D];国防科学技术大学;2001年
9 周石琳;大规模三维地形的多分辨率表示与绘制技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
10 陈雷霆;三维复杂场景实时绘制技术[D];电子科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐军;虚拟现实绘制技术的研究[D];安徽大学;2011年
2 程其超;虚拟化工场景加速绘制技术的研究与应用[D];大庆石油学院;2010年
3 李峥;服装艺术风格及效果绘制技术研究[D];天津大学;2012年
4 张姮;大规模虚拟人群运动绘制技术研究[D];北京理工大学;2010年
5 贾佳;海面建模与绘制技术研究[D];天津大学;2012年
6 罗莉;真实感草地场景绘制技术的研究与实现[D];电子科技大学;2011年
7 康广荃;基于图像的虚拟场景漫游[D];南京理工大学;2004年
8 蒋阳;基于物理过程的高能爆炸场景生成与绘制技术[D];国防科学技术大学;2011年
9 李佳珍;基于约束的虚拟环境过程化建模与绘制技术的研究与实现[D];北京工业大学;2012年
10 夏旺盛;动画渲染技术及其在影视中的应用[D];北方工业大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 朱长超;世界上最早的地图[N];人民日报海外版;2006年
2 浙江大学 潘志庚李永青;在虚拟世界中体验奥运[N];计算机世界;2007年
3 ;马利庄与他创立的实验室[N];科技日报;2004年
4 ;数字语言逼近真实世界[N];科技日报;2008年
5 金硕;地图漫谈[N];吉林日报;2006年
6 阎友华 万琴;“东风造”将驶出国门[N];中国船舶报;2005年
7 ;绘“完整人类基因图谱”,很快将只需几分钟[N];新华每日电讯;2008年
8 记者 赵凤华通讯员 信永华;虚拟人体漫游技术研究获新突破[N];科技日报;2008年
9 本报记者 陈彬;绘制技术创新路线 引领产业优化升级[N];科技日报;2010年
10 吴启钊;中国最后的宫廷壁画[N];福建工商时报;2000年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978