室內(nèi)實時全局光照技術(shù)研究.pdf

1、全局光照是指除了考慮從光源直接發(fā)出的光照外還考慮場景中的所有面片反射的光照，即包括直接光照和間接光照。計算機生成的圖像中全局光照的要比只有直接光照的看起來更加真實更加自然。全局光照雖然效果好，但是傳統(tǒng)的技術(shù)渲染一幀通常需要幾個小時，而實時渲染幀率應(yīng)該達到毫秒級的速度，因此在大部分實時應(yīng)用程序中通常只用直接光照加一個簡單的漫反射常量的方法，并且大部分關(guān)于全局光照的研究都集中在復(fù)雜材質(zhì)上，很少關(guān)注有大量光源的場景的全局光照問題，一般來說渲染

2、代價會隨著光源數(shù)量的增加而線性增長。全局光照尤其是多光源的全局光照的復(fù)雜性使其一直局限于離線應(yīng)用中。 本文分析了當前的幾種全局光照算法，針對室內(nèi)渲染的具體情況即封閉場景、室內(nèi)光源數(shù)量多、室內(nèi)家具以及光源可以自由移動等，采取了光照圖和立即輻射度相結(jié)合的方法來計算全局光照。對室內(nèi)能量大的主光源用GPU計算一次反射的間接光照，其他光源用預(yù)計算光照圖的方式計算其直接光照，由此使得室內(nèi)場景中能量大的主光源能自由移動，室內(nèi)物體也可以自由移動

3、并且能接受和產(chǎn)生間接光照，動態(tài)主光源的直接光照及其間接光照與預(yù)計算的光照圖結(jié)合，在犧牲一些渲染質(zhì)量的前提下，使動態(tài)主光源、動態(tài)攝像機的多光源場景的全局光照實現(xiàn)了交互級的繪制。 本文的主要工作如下： 1、選取場景中能量大的一個主光源，對其進行拋物面映射以實現(xiàn)對整個室內(nèi)場景的均勻采樣。先期立即輻射度在GPU上實現(xiàn)主要采用傳統(tǒng)的陰影映射來產(chǎn)生RSMs，這種方法用透視投影受視景體的限制，只適用于聚光燈的情況，而不能用于視域更大的

4、光源。后來有用立方體映射的方法來生成180°聚光燈和360°點光源的陰影圖，但是這種方法需要繪制六次場景來作為立方體六個面的陰影圖，很難達到實時幀率。本文采用拋物面映射的方法既可以實現(xiàn)對廣角視域的均勻采樣，又實現(xiàn)了交互級的繪制。 2、用CPU計算其他非主光源的直接光照并存儲到光照圖中，算法為了實現(xiàn)交互級的繪制，只計算主光源的陰影，忽略了非主光源的陰影計算，避免了計算光照圖中費時的遮擋查詢，使得光照圖的更新可以在毫秒級的時間內(nèi)完成