本文關(guān)鍵詞：基于光子映射的分布式全局光照計(jì)算方法研究

  更多相關(guān)文章： 分布式渲染 集群 Photon Mapping 加速

【摘要】：數(shù)字動(dòng)漫與影視產(chǎn)業(yè)是信息技術(shù)和人文藝術(shù)結(jié)合的內(nèi)容創(chuàng)意產(chǎn)業(yè),目前在世界各國(guó)均占有很大的市場(chǎng)規(guī)模。計(jì)算機(jī)3D技術(shù)在影視動(dòng)漫作品的創(chuàng)作與制作中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用,3D建模和渲染成為全球電影、動(dòng)漫工業(yè)界關(guān)注的核心技術(shù)。速度是渲染的一項(xiàng)重要衡量指標(biāo),對(duì)于游戲的實(shí)時(shí)光影效果,大場(chǎng)景的漫游有著重大的實(shí)用價(jià)值和研究意義。在提升渲染速度方面,除了采用更先進(jìn)的渲染算法及優(yōu)化之外,隨著計(jì)算機(jī)硬件架構(gòu)的革新以及分布式計(jì)算的成熟,云渲染以及分布式渲染的概念也順勢(shì)而生。簡(jiǎn)而言之就是使用云服務(wù)器計(jì)算集群以及相應(yīng)的架構(gòu)將渲染工作并行化,實(shí)現(xiàn)分布式渲染。相關(guān)的工作已經(jīng)有很多有成效的成果,在國(guó)外,OTOY為一款快速無(wú)偏的GPU渲染器,致力于實(shí)時(shí)電影級(jí)云渲染,并和其VR產(chǎn)品octaneVR緊密結(jié)合,打造出電影級(jí)別的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。A360作為圖形龍頭公司Autodesk的云渲染產(chǎn)品,可以讓用戶通過(guò)一個(gè)瀏覽器完成圖形場(chǎng)景繪制工作,將任務(wù)遠(yuǎn)程提交到計(jì)算節(jié)點(diǎn)進(jìn)行渲染得到反饋,達(dá)到實(shí)時(shí)預(yù)覽的目的。在國(guó)內(nèi)目前雖沒(méi)有較成熟的分布式渲染的產(chǎn)品,但是阿里云與RenderBus合作推出的云渲染服務(wù),也是渲染和分布式計(jì)算相結(jié)合的一個(gè)成功案例。速度之外,渲染質(zhì)量也是另外一項(xiàng)重要指標(biāo),為了使渲染結(jié)果有較高的真實(shí)感,需要有先進(jìn)的渲染流程和全局光照算法。然而這些高質(zhì)量的算法,如光線追蹤,光路追蹤也需要大量耗時(shí)。相關(guān)研究領(lǐng)域?qū)⑵渌惴ㄔ诜植际郊荷霞铀?主要是將任務(wù)并行化,使用多個(gè)節(jié)點(diǎn)協(xié)同完成渲染。而光線追蹤算法由于其本身的特性,光線傳遞本身具有很強(qiáng)的串行邏輯性,進(jìn)行分布式擴(kuò)展的難度較大。而光子映射方法PhotonMapping的并行度很高,針對(duì)其實(shí)現(xiàn)任務(wù)分布比較現(xiàn)實(shí)。本文借鑒當(dāng)下部分研究成果,選取Mitsuba渲染器作為平臺(tái),就如何在高效能集群上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)光子映射方法進(jìn)行了深入研究,最終確定一系列實(shí)現(xiàn)方案,并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的比較和分析。本文的主要工作有：1.研究mitsuba渲染器Path Tracing流程的實(shí)現(xiàn),將其作為渲染的第一步。在光線求交時(shí)判定渲染任務(wù)歸屬,再將任務(wù)通過(guò)socket網(wǎng)絡(luò)通信交給集群中相應(yīng)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)以完成渲染任務(wù)。2.針對(duì)渲染任務(wù)并行化做出一系列策略,包括主從節(jié)點(diǎn)分布式渲染的硬件框架,數(shù)據(jù)通信協(xié)議,場(chǎng)景數(shù)據(jù)的分割存儲(chǔ)及重組,渲染任務(wù)分發(fā)及合并等等。3.采用Photon Mapping全局光照算法作為渲染的第二步,在邊界光子收集上采用了兩種策略：(1)使用Overlapped KDTree允許邊界光子重復(fù)存儲(chǔ)；(2)著色點(diǎn)聚類統(tǒng)一請(qǐng)求其他節(jié)點(diǎn)的光子圖進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)本文的工作,相同場(chǎng)景在相同渲染流程下,集群渲染對(duì)比單機(jī),可以得到一個(gè)較理想的線性的加速比,并保持渲染質(zhì)量完全或者幾乎相同。
【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】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李偉偉;董杰;李海霞;張桂連;;多光源實(shí)時(shí)全局光照算法的實(shí)現(xiàn)[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版);2011年02期

2 吳向陽(yáng);柴學(xué)梁;王毅剛;張龍;;利用形狀因子采樣的實(shí)時(shí)全局光照繪制[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2011年06期

3 孫濟(jì)洲,吳奇,邢昌玉,ＧｒｉｍｓｄａｌｅＲＬ;一種求解全局光照的分層遮擋測(cè)試算法(英文)[J];Transactions of Tianjin University;1998年01期

4 徐慶,魏尊策,陳實(shí),田欣梅,孫濟(jì)洲;一種面向并行實(shí)現(xiàn)的全局光照算法[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2001年03期

5 邢連萍;徐慶;;基于信息熵的蒙特卡羅全局光照的自適應(yīng)抽樣[J];計(jì)算機(jī)工程;2007年21期

6 汪波;李毅;;基于預(yù)計(jì)算輻射傳遞的全局光照技術(shù)[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2010年12期

7 李瑞瑞;秦開(kāi)懷;張一天;;包含反射、折射和焦散效果的全局光照快速繪制方法[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2013年08期

8 王輝;劉學(xué)慧;吳恩華;;利用球諧方法分散計(jì)算場(chǎng)景的全局光照[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2007年05期

9 王莉莉;楊崢;馬志強(qiáng);趙沁平;;基于梯度圖的微結(jié)構(gòu)表面全局光照實(shí)時(shí)繪制[J];軟件學(xué)報(bào);2011年10期

10 孫其民,吳恩華;全局光照環(huán)境中的逆向繪制[J];軟件學(xué)報(bào);2003年10期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉魯男;;三維特技鏡頭的制作——“真實(shí)”的輕松再現(xiàn)[A];2011中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)影視技術(shù)文集[C];2011年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 李瑞瑞;反射、折射、焦散的全局光照加速繪制研究[D];清華大學(xué);2014年

2 任重;基于預(yù)計(jì)算的交互式全局光照明研究[D];浙江大學(xué);2007年

3 王貝貝;基于點(diǎn)緩存全局光照技術(shù)的研究[D];山東大學(xué);2014年

4 孫鑫;可變材質(zhì)的交互級(jí)全局光照明繪制算法的研究[D];浙江大學(xué);2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 金師豪;多光繪制框架下光澤場(chǎng)景的高效繪制[D];浙江大學(xué);2016年

2 孟祥雨;基于光子映射的分布式全局光照計(jì)算方法研究[D];山東大學(xué);2016年

3 張桂連;室內(nèi)實(shí)時(shí)全局光照技術(shù)研究[D];山東師范大學(xué);2009年

4 楚夢(mèng)渝;基于GPU的漸進(jìn)式光子松弛[D];浙江大學(xué);2014年

5 朱元龍;Light Propagation Volume全局光照算法的研究[D];杭州電子科技大學(xué);2014年

6 魏萍;點(diǎn)云全局光照渲染方法的優(yōu)化與擴(kuò)展[D];山東大學(xué);2014年

7 秦學(xué);基于輻射度回歸函數(shù)的可交互全局光照渲染改進(jìn)[D];上海交通大學(xué);2015年

8 楊陽(yáng);基于點(diǎn)的全局光照效果的研究[D];杭州電子科技大學(xué);2011年

9 劉明;預(yù)計(jì)算光能傳輸光照下逐像素渲染的實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2007年

10 鄒欣昂;動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的全局光照實(shí)時(shí)繪制[D];湖南大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：1249058