發(fā)布時間：2017-04-15 09:09

  本文關(guān)鍵詞：基于測量的BRDF真實感材質(zhì)的渲染方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：反射分布函數(shù)一直都是計算機圖形學(xué)研究的重點課題,雙向反射分布函數(shù)表述了光線在物體表面?zhèn)鬏數(shù)倪^程,一個通用的雙向反射分布函數(shù)把光線表示為入射方向和出射方向的一個四維函數(shù)。一般情況下,計算機中都是使用解析反射模型提供的雙向反射分布函數(shù),這些模型僅僅是真實物體反射的一個近似模擬。隨著計算機圖形學(xué)的發(fā)展,這些模型也變得越來越復(fù)雜,使用了越來越多的基本物理學(xué)。值得一提的是,許多基于物理的模型都是基于理論上能夠測量,但是實際上很難測量的物體參數(shù)。近些年來,隨著動漫影視產(chǎn)業(yè)對渲染的要求越來越高,傳統(tǒng)的解析反射模型越來越難以滿足動漫影視產(chǎn)業(yè)的要求,基于測量的真實感材質(zhì)的研究和使用越來越廣泛。比較流行的一種測量及使用方法,是直接測量不同入射光和出射光角度的BRDF,然后用各種優(yōu)化技術(shù)擬合這些測量數(shù)據(jù)到一個選擇的解析模型中。這種方法有一些缺點,首先,用解析函數(shù)表示的BRDF僅僅是真實反射的一個近似,它和解析模型的BRDF并不相等。第二,不能保證這個優(yōu)化過程能產(chǎn)生好的模型。還有一種方法,可以通過采集密集的反射測量,然后把制成表的測量數(shù)據(jù)當作BRDF直接查表使用。這種方法需要存儲場景中所有物體的測量數(shù)據(jù),當場景中某個物體的屬性發(fā)生改變時,都需要重新找到這樣的一個真實物體重新獲取它的反射率。為了解決以上問題,本文使用了MIT提供的BRDF測量數(shù)據(jù)庫作為原始數(shù)據(jù),使用線性分析對BRDF庫進行了降維分析,尋找BRDF庫的主成分。在對BRDF數(shù)據(jù)庫進行降維的基礎(chǔ)上,又用低維向量對BRDF進行了重建,找到了在重建誤差較小,主成分維度最少的情況,為后續(xù)順利衍生BRDF打下了良好的基礎(chǔ)。在BRDF衍生過程中,使用了具有感知意義的參數(shù),可以使用戶指定主特性,然后用支持向量機算法計算出該主特性方向。再結(jié)合BRDF模型的重建方法,衍生出新的符合物理學(xué)定律的BRDF。本文將原始的BRDF和衍生的BRDF運用在RenderWing渲染引擎當中,渲染出逼真的圖像,為基于測量的真實感材質(zhì)的大范圍應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：各向同性 雙向反射分布函數(shù) 主成分分析 降維 衍生
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【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12-14
• 1.2 研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 BRDF測量系統(tǒng)14-16
• 1.2.2 BRDF測量材質(zhì)的使用16-17
• 1.3 本文的研究內(nèi)容17-18
• 1.4 本文的組織結(jié)構(gòu)18-19
• 第二章 預(yù)備知識19-27
• 2.1 真實感渲染的基本原理19-20
• 2.2 BRDF的基礎(chǔ)知識20-26
• 2.2.1 輻射測量和反射率20-22
• 2.2.2 解析反射模型22-25
• 2.2.3 反射率測量25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第三章 基于測量的BRDF模型重建和衍生27-41
• 3.1 BRDF測量數(shù)據(jù)的表示方法27-28
• 3.2 BRDF測量數(shù)據(jù)的降維分析28-30
• 3.3 基于測量的BRDF模型的重建30-32
• 3.4 基于測量的BRDF模型的衍生32-36
• 3.5 結(jié)果分析36-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 第四章 基于測量的BRDF模型的渲染41-50
• 4.1 直接光照渲染42-43
• 4.2 間接光照渲染43-49
• 4.2.1 隨機采樣44-45
• 4.2.2 均勻采樣45-46
• 4.2.3 重要性采樣46-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 第五章 總結(jié)與展望50-53
• 5.1 本文總結(jié)50
• 5.2 未來展望50-53
• 參考文獻53-57
• 致謝57-59
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的主要學(xué)術(shù)論文59-60
• 攻讀學(xué)位期間參與的科研項目60-61
• 附件61

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本文編號：308067