本文關鍵詞：點云全局光照渲染方法的優(yōu)化與擴展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著影視動畫行業(yè)的迅速發(fā)展,三維渲染的應用越來越廣泛。人們不斷追求越來越真實的渲染效果,全局光照技術被越來越多的研究與應用。在現(xiàn)實世界中,太陽光經過無數(shù)次的反射和折射照亮世界,很多物體被鄰近的其他物體所反射或折射的光線照亮,這部分光照被稱為間接光照光。全局光照效果是指由直接光照和間接光照共同作用的效果。 全局光照有多種實現(xiàn)方法,皮克斯、夢工廠等制作的多部優(yōu)秀動漫作品采用了基于點烘焙的全局光照方法,支持半透明面的次表面散射、漫反射面的色溢及環(huán)境遮擋等視覺效果。但基于點的方法也存在若干問題,主要體現(xiàn)于：點緩存需要額外的存儲空間,對于大規(guī)模復雜場景,額外存儲空間將影響該方法的效率；點緩存方法是一種非物理的全局光照方法,不同視覺效果的渲染更多依賴于設計人員的經驗與技巧。在點緩存數(shù)據(jù)組織與管理,以及點緩存數(shù)據(jù)處理方法等方面,存在大量問題需要研究。 本文圍繞基于點烘焙的全局光照方法,主要由三個方面展開研究與實現(xiàn),主要工作包括： 核外基于點的一致性全局光照渲染方法的研究與分析。當渲染大規(guī)模場景時,生成的點云文件遠遠大于內存,我們參考核外基于點的一致性全局光照渲染方法[1],對該項功能進行擴充,驗證渲染結果的正確性,并將渲染效率與商業(yè)渲染器PRman進行對比分析,為算法的進一步研究和優(yōu)化打下基礎。 基于點緩存的雙向面烘焙方法,處理后向面產生的色溢效果。點渲染過程中,背向視點的面難以正確高效烘焙,導致其無法對周圍的面產生色溢效果,商業(yè)渲染引擎3DeLight等在采用點渲染實現(xiàn)色溢時也存在該類問題。本文提出雙向面的烘焙的解決方案,如果面的一側朝向燈光就烘焙該面的顏色、法向等信息,如果面的兩側均被燈光照亮就烘焙雙面,并與Maya、3Dmax集成,實現(xiàn)后向面產生色溢效果的正確渲染。 基于點的多次間接光照方法。模擬光線多次反彈,將光線多次反彈后的光照值在烘焙點文件時迭代更新,隨著光線多次反彈場景亮度增加,可以展示場景中更多的細節(jié),本文基于能量守恒定律對光線反彈的合理次數(shù)進行分析討論。 本文的工作是國家863課題《真實感動漫渲染系統(tǒng)研究與應用》的一部分,實驗平臺為課題開發(fā)的符合Renderman規(guī)范的真實感渲染引擎Bleman,基于點的渲染是Bleman渲染引擎的重要組成部分。通過本文的工作,使得Bleman引擎通過大規(guī)模點的渲染調度方式支持復雜場景的點渲染,集成Bleman渲染引擎能夠很好的支持Maya、3Dmax等三維建模軟件的全局光照渲染。雙向面烘焙方法實現(xiàn)在不增加烘焙點的情況下渲染更加真實的全局光照效果。最后我們分析了本文工作的不足之處并對未來研究工作進行展望。
【關鍵詞】：真實感渲染 點渲染 點云 球諧函數(shù)
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 輻射度方法14-15
• 1.2.2 光線跟蹤15
• 1.2.3 光子映射15-16
• 1.2.4 基于點的全局光照技術16-17
• 1.3 本文主要工作17
• 1.4 本文的組織結構17-19
• 第二章 基于點的全局光照19-27
• 2.1 Reyes架構與Renderman規(guī)范19-21
• 2.2 點渲染流程21-23
• 2.3 烘焙點云數(shù)據(jù)結構23-24
• 2.4 構建聚類層次樹24
• 2.5 計算間接光照24-26
• 2.6 本章小結26-27
• 第三章 大規(guī)模點云數(shù)據(jù)調度27-42
• 3.1 點云數(shù)據(jù)調度概述27-28
• 3.2 點云數(shù)據(jù)調度流程28-35
• 3.2.1 Morton編碼30
• 3.2.2 Z-curve曲線30-31
• 3.2.3 點云八叉樹31-34
• 3.2.4 著色調度34-35
• 3.3 實驗結果及分析35-41
• 3.4 本章小結41-42
• 第四章 點渲染的雙面與迭代烘焙42-53
• 4.1 雙向面烘焙方案42-46
• 4.1.1 問題來源42-43
• 4.1.2 解決方案43-46
• 4.2 基于點云的多次反彈效果46-48
• 4.3 實驗結果與分析48-51
• 4.4 本章小結51-53
• 第五章 總結與展望53-55
• 5.1 工作總結53-54
• 5.2 研究展望54-55
• 參考文獻55-58
• 致謝58-59
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文59-60
• 攻讀學位期間參加的科研項目60-61
• 學位論文評閱及答辯情況表61

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 權毓舒,何明一;基于三維點云數(shù)據(jù)的線性八叉樹編碼壓縮算法[J];計算機應用研究;2005年08期

  本文關鍵詞：點云全局光照渲染方法的優(yōu)化與擴展，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：303258