不同類型玉石材質(zhì)3D渲染技術(shù)研究.pdf

1、對(duì)于突飛猛進(jìn)發(fā)展的3D（three-dimensional）渲染技術(shù)而言，如何更真實(shí)的模擬和再現(xiàn)具有各種視覺(jué)特征的物體的“材質(zhì)渲染技術(shù)”的研究永遠(yuǎn)是計(jì)算機(jī)藝術(shù)領(lǐng)域不斷追尋的課題。 玉石材質(zhì)不同于木材、金屬、玻璃等常規(guī)我們已熟知的材質(zhì)類型，它在顏色、透明度、光澤等視覺(jué)特征上具有獨(dú)特的特點(diǎn)。目前對(duì)玉石材質(zhì)的研究通常只針對(duì)透明度這一特征進(jìn)行各種算法實(shí)現(xiàn)和軟件實(shí)現(xiàn)的研究，對(duì)于其他特征的實(shí)現(xiàn)尚無(wú)具體的研究報(bào)道。 縱觀目前的透明度實(shí)

2、現(xiàn)的研究成果，多數(shù)是基于對(duì)玉石材質(zhì)透明度產(chǎn)生的光照原理進(jìn)行模擬的算法研究和基于此原理的3S（Sub-Surface Scattering）渲染器的應(yīng)用。但是由于這類材質(zhì)光照的復(fù)雜性，此類研究成果依然有由于計(jì)算復(fù)雜、計(jì)算量大而渲染速度慢的缺點(diǎn)；也有因參數(shù)繁多，在實(shí)現(xiàn)時(shí)必須反復(fù)渲染，比選調(diào)試參數(shù)，耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)的缺點(diǎn)。 同時(shí)，玉石材質(zhì)在多數(shù)設(shè)計(jì)師眼中仍然是一個(gè)大概念的材質(zhì)類型，其實(shí)玉石有很多種類型，不同玉石類型在顏色、透明度、光澤等視覺(jué)特

3、征上依然有很大差異，例如羊脂玉、翡翠、瑪瑙。以往在實(shí)現(xiàn)這些不同類型玉石材質(zhì)的效果時(shí)，僅僅通過(guò)顏色的改變來(lái)區(qū)別，在其他視覺(jué)效果上少有區(qū)別實(shí)現(xiàn)的研究。 玉石作為中華民族傳統(tǒng)文化的代表物之一，隨著國(guó)內(nèi)動(dòng)畫(huà)技術(shù)的發(fā)展，隨著表現(xiàn)中國(guó)傳統(tǒng)文化內(nèi)容作品的日益增多，玉石材質(zhì)必將成為一類重要的材質(zhì)類型被討論和研究，不同類型的玉石材質(zhì)也將逐一成為表現(xiàn)3D玉器的材質(zhì)基體。因此，對(duì)玉石材質(zhì)，尤其是不同類型玉石材質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行藝術(shù)理論的視覺(jué)效果分析并結(jié)合3D

4、渲染技術(shù)的研究就成為極其有意義的工作。 有鑒于此，本文分析玉石材質(zhì)的獨(dú)特的視覺(jué)特征，以及不同類型玉石材質(zhì)的細(xì)微視覺(jué)特征差異，提出各特征效果的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法及該方法下考慮設(shè)置的合理參數(shù)范圍。 本文的研究重點(diǎn)及主要成果有： 1、通過(guò)對(duì)玉石材質(zhì)與其他材質(zhì)的物理特征研究和比對(duì)，以及對(duì)羊脂玉、翡翠、瑪瑙三大常見(jiàn)玉石材質(zhì)的物理特征差異的研究和比對(duì)，從視覺(jué)效果上分析總結(jié)了不同類型玉石材質(zhì)的視覺(jué)特征屬性。 2、分析H

5、SV色彩模型原理，基于三類常見(jiàn)玉石材質(zhì)的顏色特征屬性研究，對(duì)羊脂玉、翡翠、瑪瑙的顏色設(shè)置進(jìn)行試驗(yàn)并確定了合理的設(shè)置范圍。 3、分析玉石類材質(zhì)“半透明”效果的光照原理，設(shè)計(jì)了一種實(shí)現(xiàn)“半透明材質(zhì)”的思路，即參考利用“深度貼圖”的方法，避開(kāi)模擬復(fù)雜的光照模型，而僅僅從考慮表現(xiàn)視覺(jué)效果入手，實(shí)現(xiàn)玉石材質(zhì)的透明度效果渲染。同時(shí)，在此種實(shí)現(xiàn)方法的基礎(chǔ)上，研究分析了影響“半透明”效果的因素和參數(shù)，對(duì)羊脂玉、翡翠、瑪瑙不同的透明度效果進(jìn)行調(diào)

6、試試驗(yàn)，并確定了合理的參數(shù)設(shè)置范圍。 4、通過(guò)對(duì)羊脂玉、翡翠、瑪瑙“光澤”特點(diǎn)的研究和比對(duì)，利用高光屬性表現(xiàn)光澤效果，研究分析了影響光澤效果差異的因素和參數(shù)，對(duì)上述三類玉石材質(zhì)的高光設(shè)置參數(shù)（范圍、延展、反射強(qiáng)度）進(jìn)行試驗(yàn)，確定合理的參數(shù)設(shè)定范圍。 5、根據(jù)上述藝術(shù)理論分析和渲染試驗(yàn)結(jié)果，較為系統(tǒng)的總結(jié)了羊脂玉、翡翠、瑪瑙三大常見(jiàn)類型玉石材質(zhì)的特征視覺(jué)屬性，并基本實(shí)現(xiàn)了顏色、透明度、光澤三個(gè)方面特征效果的渲染。實(shí)現(xiàn)方