基于SH的光照表示及其在場(chǎng)景繪制中的應(yīng)用.pdf

1、作為增加虛擬場(chǎng)景真實(shí)感的關(guān)鍵技術(shù)--光照渲染技術(shù)，在三維游戲、動(dòng)畫(huà)影視、三維地理信息系統(tǒng)等方面都有廣泛的應(yīng)用。然而，針對(duì)基于球面諧波函數(shù)(sphericalharmonics，簡(jiǎn)稱(chēng)SH)表示的光照及其在場(chǎng)景繪制中的應(yīng)用，雖然在近幾年里提出的算法較多，但還是存在一些問(wèn)題，比如SH基函數(shù)過(guò)多、忽略了陰影的交互轉(zhuǎn)移、光線(xiàn)跟蹤速度慢等。本文在吸取計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)的先進(jìn)理論和技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，對(duì)SH在光照表示和場(chǎng)景繪制中的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了具體

2、而系統(tǒng)的研究。本論文的主要研究工作有： 首先，分析了球面諧波函數(shù)用來(lái)表示光照特性需要存儲(chǔ)許多SH因子數(shù)量，而在實(shí)際應(yīng)用中需對(duì)大量的SH因子進(jìn)行壓縮處理，但這樣會(huì)產(chǎn)生噪音，為了解決上述問(wèn)題提出了一種基于能量控制的球諧光照演示方法，對(duì)量化過(guò)程進(jìn)行建模、施加約束條件進(jìn)而達(dá)到減少數(shù)據(jù)量的目的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用該方法能夠明顯降低因子數(shù)量且較好地表示光照特性。 其次，由于九維線(xiàn)性子空間能夠用來(lái)表示外側(cè)凸起的朗伯物體在所有光照條件下的

3、圖像，可通過(guò)球面諧波函數(shù)來(lái)建立這種子空間，已存在的球諧函數(shù)子空間方法較其它方法能夠模擬更復(fù)雜光照效果，但是對(duì)陰影的處理并不理想。針對(duì)使用球面諧波函數(shù)得到的子空間方法表示的光照效果不太理想特點(diǎn)，提出了一種基于低維線(xiàn)性子空間的球諧光照改進(jìn)方法。首先介紹了朗伯模型的球調(diào)和逼近，接著分析了球面諧波函數(shù)子空間方法得出近似反射函數(shù)，最后針對(duì)得到的反射函數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。 最后，分析了光輻射預(yù)計(jì)算在場(chǎng)景實(shí)時(shí)繪制中的作用，對(duì)已有的光輻射預(yù)計(jì)算算法進(jìn)