【摘要】：近年來(lái),人們對(duì)高度真實(shí)感渲染的需求越來(lái)越迫切。在動(dòng)畫、電影、VR等新興領(lǐng)域,高度真實(shí)感渲染具有舉足輕重的地位。Maya是當(dāng)前主流的建模工具,無(wú)論是建模體系,還是材質(zhì)庫(kù),都極為完備和豐富,因此得到了相關(guān)工作者的認(rèn)可。另外,Maya具有API,相關(guān)工作者可以使用它創(chuàng)建自己的小插件。在組成場(chǎng)景的眾多元素中,流體特效備受矚目。依靠流體,用戶可以建立起絢麗的特效,但如果建模與渲染引擎之間的數(shù)據(jù)規(guī)范無(wú)法統(tǒng)一,那么再絢麗的特效也只能留在建模工具中了。因此,在建模工具與渲染引擎之間建立轉(zhuǎn)換關(guān)系,成為了亟待解決的需求。另一方面,流體特效的表示方法,相比于普通的幾何體與表面材質(zhì),有很大的不同,如何制定規(guī)范以準(zhǔn)確地描述流體,也成為了一大難題。本文首先描述了組織場(chǎng)景元素的樹形結(jié)構(gòu),然后基于Maya API,設(shè)計(jì)并研發(fā)了流體特效的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化工具,并將其應(yīng)用于高度真實(shí)感的渲染引擎RWing。該工具包括特效建模工具界面、特效解算功能以及特效繪制工具三個(gè)部分。特效建模工具界面提供了RWing渲染引擎需要的參與性介質(zhì)界面,供用戶編輯詳細(xì)的屬性值;特效解算工具根據(jù)場(chǎng)景表示規(guī)范,將場(chǎng)景中的數(shù)據(jù)組織成規(guī)范化的XML文件,并生成一些必要的中間文件;特效繪制工具將XML文件進(jìn)行解析,把XML存儲(chǔ)的信息裝入內(nèi)存,并基于光照領(lǐng)域的相關(guān)算法,額外計(jì)算出另外一些渲染必需的信息。最終,RWing渲染引擎根據(jù)這些信息,就可以執(zhí)行渲染流程,得到渲染結(jié)果的圖像了。通過(guò)本文實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng),使渲染引擎的功能更加強(qiáng)大,更具兼容性。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：J954;TP391.9
【圖文】：

（２）光線步進(jìn)方法使用固定的間隔，并假定間隔區(qū)間內(nèi)的介質(zhì)是同質(zhì)的，逡逑對(duì)每個(gè)“同質(zhì)”區(qū)域分別進(jìn)行計(jì)算，最終獲得近似值。（３）增量跟蹤方法使用逡逑取舍算法來(lái)進(jìn)行自由路徑采樣。圖２－１展示了三種方法的區(qū)別１１８１。逡逑圖２－１三種自由路徑采樣方法的區(qū)別逡逑９逡逑

按照Ｍａｙａ的結(jié)構(gòu)形式提供給用戶。也就是說(shuō)，使用戶能夠通過(guò)與Ｍａｙａ逡逑內(nèi)置節(jié)點(diǎn)相同的方式使用ＲＷｉｎｇ渲染引擎支持的參與性介質(zhì)。逡逑特效建模工具界面的用例圖如圖３－２所示。逡逑ｍ逡逑／、邐＇＾＾＜ＣｉｊＴｃＪｕｄｅ＞＞逡逑Ｑ邋／邐？ｉｎｃｌｕｊｉｅ＾＾ｅｅｎｅｏ＾）逡逑＼邐建體材質(zhì)節(jié)逡逑用戶邐＼邐？ｉ邋ｎｃＵｊ＾？＞邋Ｃ＾＞Ｒｑｌｕｄｅ＞＞逡逑＼邐邐心＇、＾邐ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ邋）逡逑Ｈｙｐｅｒ邋ｓｈａｄｅ邋ｊ邐邐逡逑ｕｄｅ＞＞逡逑？ｉ邋ｎｃＪ邋ｕｄｅ＞＞＾＼．廣邋Ｘ逡逑＼邐＆（編輯節(jié)點(diǎn)屬性ｊ逡逑＼構(gòu)建節(jié)點(diǎn)網(wǎng)逡逑圖３－２特效建模工具用例圖。特效建模工具包含了場(chǎng)景建模和材質(zhì)添加兩個(gè)模塊，場(chǎng)景建模細(xì)逡逑分為流體特效和其他特效，村質(zhì)添加分為創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)以及編輯節(jié)點(diǎn)等。逡逑１３逡逑

１流體容器是以體素為單位渲染的，體素的個(gè)數(shù)為容器的分辨率。每個(gè)體素都保各種流體的屬性，例如濃度、速度等，ｇｒｉｄｖｏｌｕｍｅ數(shù)據(jù)源存儲(chǔ)著每個(gè)體素的信息逡逑？ｖｏｌ文件是ＲＷｉｎｇ渲染引擎支持的一種針對(duì)流體渲染的二進(jìn)制文件，ｇｒｉｄｖｏｌｕｍｅ數(shù)據(jù)源。在ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ參與性介質(zhì)中，可以使用．ｖｏｌ文容器分辨率下，每個(gè)索引處流體的濃度。ＲＷｉｎｇ渲染引擎對(duì)．ｖｏｌ文件行了字節(jié)層面上的解釋。我們將其格式用表格的形式進(jìn)行展示，如表５邋＿表５－２邋？邋ｖｏｌ的字節(jié)層面解釋逡逑邋１－３邐｜邋字母’’Ｖ”、’’Ｏ’，、”Ｌ”的二進(jìn)制編碼逡逑邋４邐＾文件格式版本號(hào)逡逑邋５－８邐編碼標(biāo)識(shí)符（３２位整型數(shù)）邋９－１２邐Ｘ軸上的坐標(biāo)數(shù)（分辨率，３２位整型數(shù)）邋１３－１６邐＾軸上的坐標(biāo)數(shù)（分辨率，３２位整型數(shù)）逡逑邋１７－２０邐Ｚ軸上的坐標(biāo)數(shù)（分辨率，３２位整型數(shù)）逡逑邋２１－２４邐＿通道數(shù)（３２位整型數(shù)）逡逑２５－４８邐描述容器邊界的單精度浮點(diǎn)數(shù)（６個(gè)，順序分別為ｘｍｉｎ，邋ｙｚｍｉｎ，邋ｘｍａｘ，邋ｙｍａｘ，邋ｚｍａｘ）逡逑

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