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真实感图形技术中光照模型的研究与实现

杨爽  
【摘要】:科学计算可视化、计算机动画、虚拟现实技术是现代计算机图形学领域的三大热门研究方向,它们的技术核心都是真实感图形技术。光照模型是真实感图形技术的重要组成部分,它是衡量计算机处理图形优劣的性能指标之一,所以继续研究和完善光照模型有着十分重要的意义和广泛的应用前景。 本文首先研究了局部光照模型中的Phong模型和Cook-Torrance模型,以及全局光照模型中的Whitted模型。在此基础上分析了Whitted模型中采用Phong模型对局部光照进行计算产生高光失真的现象,然后利用Cook-Torrance模型对其镜面反射光的计算进行了改进,并给出了基于改进模型的光线跟踪算法实现,实验结果表明改进后的模型对高光的模拟具有较好的效果。 最后设计了一个真实感图形显示系统,实现了实时渲染和真实感增强两种工作模式。其中实时渲染模式采用渲染速度较快的Cook-Torrance模型进行实现,可以满足用户实时交互操作的需要;真实感增强模式采用改进后的光线跟踪算法进行实现,可以对用户操作的结果进行真实感增强处理。结合这两种模式可以使该系统拥有更广的应用范围。


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