本文關(guān)鍵詞：基于Renderman的光子映射算法研究與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的快速發(fā)展和計(jì)算機(jī)硬件能力的不斷提高,真實(shí)感渲染成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的核心內(nèi)容之一,追求更高質(zhì)量和更快速度正成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究人員的主要科研方向。 光子映射作為一種靈活、簡(jiǎn)單并且功能強(qiáng)大的全局光照算法,它不僅能實(shí)現(xiàn)顏色滲透、焦散、次表面散射等效果,還能對(duì)中間介質(zhì)進(jìn)行渲染。在傳統(tǒng)的光子映射算法實(shí)現(xiàn)全局光照效果時(shí),場(chǎng)景中個(gè)別的角落、縫隙等細(xì)節(jié)處得不到充分的照明能量,加上光子分布不均勻造成的噪聲問(wèn)題,通常結(jié)合使用最終聚集來(lái)優(yōu)化渲染效果。 最終聚集算法雖然提出時(shí)間要早于光子映射,卻是對(duì)光子映射算法的有效補(bǔ)充,能優(yōu)化光子映射的渲染效果,但是,相比光子映射的渲染速度,最終聚集運(yùn)行時(shí)間代價(jià)較大。造成這種代價(jià)的原因正是在于每次最終聚集過(guò)程都重復(fù)執(zhí)行著色器程序,本文將光子映射預(yù)計(jì)算之后的著色點(diǎn)顏色值以點(diǎn)緩存文件的方式緩存起來(lái),那么在計(jì)算最終聚集的時(shí)候就不需要重復(fù)執(zhí)行著色器程序,只需從點(diǎn)緩存文件中讀取當(dāng)前著色點(diǎn)的緩存顏色值即可。采用這種方式能大幅減少有間接光照、顏色滲透存在的場(chǎng)景的渲染時(shí)間 作為世界上最著名的動(dòng)畫(huà)公司之一的皮克斯創(chuàng)建了Renderman規(guī)范,并將其真正應(yīng)用到動(dòng)漫電影工業(yè)中。目前,基于Renderman規(guī)范的渲染引擎有很多,已經(jīng)被證明是一個(gè)成功的規(guī)范,本文選擇Renderman作為研究和實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)。 本文的主要工作包括： 1.基于光子映射和最終聚集的結(jié)合,如何減少渲染時(shí)間是本文的主要工作之一。著色器程序的重復(fù)解釋執(zhí)行是光子映射和最終聚集算法運(yùn)行過(guò)慢的主要原因,本文算法主要思想是利用點(diǎn)緩存達(dá)到減少對(duì)著色器程序的調(diào)用從而起到時(shí)間加速的效果。本文預(yù)先對(duì)光子圖進(jìn)行輻照度的計(jì)算,并將結(jié)果保存到點(diǎn)緩存中,而通常情況下,點(diǎn)緩存的大小要遠(yuǎn)小于光子圖的大小而且在渲染時(shí)可以一定程度地減少因光子分布不均勻產(chǎn)生的噪聲并能保證圖像的渲染質(zhì)量,同時(shí)減少渲染所用時(shí)間。 2.光子映射算法還適應(yīng)于中間介質(zhì)的渲染,這也是本文第二部分的主要工作,首先使用ray marching算法實(shí)現(xiàn)了燈光霧的渲染；然后,在體光子圖的基礎(chǔ)上,獨(dú)立地使用體焦散光子圖實(shí)現(xiàn)對(duì)體焦散效果的渲染；最后,在光子映射輻照度估計(jì)時(shí),對(duì)場(chǎng)景按照光源距離的遠(yuǎn)近,自適應(yīng)地調(diào)節(jié)查找的光子數(shù)目,可以一定程度優(yōu)化渲染質(zhì)量。
【關(guān)鍵詞】：全局光照 光子映射 最終聚集 點(diǎn)緩存 Renderman
【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】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

• CONTENTS6-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 研究背景12-14
• 1.2 相關(guān)研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.4 本文組織結(jié)構(gòu)18-19
• 第二章 光子映射及相關(guān)理論19-24
• 2.1 光子映射算法概述19-22
• 2.2 最終聚集22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 基于點(diǎn)緩存的光子映射加速算法24-34
• 3.1 加速算法概述24-25
• 3.2 基于點(diǎn)緩存的光子映射加速算法25-28
• 3.2.1 創(chuàng)建光子圖25-26
• 3.2.2 生成點(diǎn)緩存26
• 3.2.3 最終聚集26-27
• 3.2.4 渲染27-28
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論28-33
• 3.3.1 渲染結(jié)果對(duì)比28-30
• 3.3.2 緩存空間大小分析30-32
• 3.3.3 算法的加速效果32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第四章 基于光子映射的中間介質(zhì)渲染34-40
• 4.1 光在中間介質(zhì)中的傳播34-36
• 4.2 相位函數(shù)36
• 4.3 Ray Marching算法36-37
• 4.4 基于光子映射的中間介質(zhì)渲染37-39
• 4.4.1 光子追蹤37-38
• 4.4.2 輻射度估計(jì)38-39
• 4.5 本章小結(jié)39-40
• 第五章 對(duì)中間介質(zhì)渲染的研究40-48
• 5.1 燈光霧40-42
• 5.2 體焦散42-45
• 5.3 基于自適應(yīng)查找光子數(shù)的光子映射45-47
• 5.4 本章小結(jié)47-48
• 第六章 總結(jié)和展望48-50
• 6.1 本文總結(jié)48-49
• 6.2 研究展望49-50
• 參考文獻(xiàn)50-53
• 致謝53-54
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄54-55
• 攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目55-56
• 附表56

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 黃昊;王結(jié)臣;陶偉東;苑振宇;楊柳;;規(guī)則格網(wǎng)內(nèi)插中的J鄰近點(diǎn)快速搜索算法[J];地理與地理信息科學(xué);2013年06期

2 張文輝;郭鋒;林子安;;基于粒子系統(tǒng)的Direct3D火焰模擬改進(jìn)算法[J];桂林電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2014年01期

3 李紅波;李宏浩;吳渝;;Android平臺(tái)上基于粒子系統(tǒng)的噴射型火焰模擬[J];重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年02期

4 劉紀(jì)紅;張倩;郭晴;;基于SIFT的軟骨切片電鏡圖像拼接算法[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年06期

5 王元龍;郭平;;基于小光線束光子映射的單次散射繪制算法[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2013年12期

6 邵緒強(qiáng);周忠;張勁松;吳威;;微可壓縮SPH流體的穩(wěn)定性固體邊界處理算法[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2014年11期

7 吳純青;任沛閣;王小峰;;基于語(yǔ)義的網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)組織與搜索[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2015年01期

8 蘭天;吉慶兵;于飛;張李軍;;基于GPU的MD5破解技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J];通信技術(shù);2013年12期

9 楊鑫;許端清;楊冰;;基于不規(guī)則性的并行計(jì)算方法[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2013年11期

10 李瑞瑞;秦開(kāi)懷;;快速虛頂點(diǎn)光子映射的焦散繪制[J];中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào);2014年07期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 蔡鵬;基于光線跟蹤與光子映射的點(diǎn)云數(shù)據(jù)繪制[D];北京工業(yè)大學(xué);2013年

2 殷明強(qiáng);大規(guī)模裝配場(chǎng)景仿真關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2013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 潘立武;虛擬流域技術(shù)及其在數(shù)字湖泊工程中的應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2014年

5 李繁;基于GPU的高性能并行優(yōu)化算法研究[D];大連理工大學(xué);2014年

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

1 郭晨光;基于光線跟蹤的高真實(shí)感紅外三維場(chǎng)景仿真方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2013年

2 李治;基于改GPU的物理學(xué)光線渲染在遙感場(chǎng)景中的研究與實(shí)現(xiàn)[D];河南大學(xué);2013年

3 董誠(chéng)辰;基于GPU的火焰特效技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

4 范東云;宣紙上的墨水?dāng)U散及水侵蝕墨跡的模擬[D];華東師范大學(xué);2014年

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

6 張德好;基于GPU的分子動(dòng)力學(xué)模擬中電荷分布算法的研究[D];遼寧師范大學(xué);2012年

7 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

8 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

9 鄭嬌;木雕加工過(guò)程中立體圖像建模及應(yīng)用技術(shù)研究[D];北京建筑大學(xué);2014年

10 翁基偉;面向GPU的并行空間索引結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用研究[D];南京大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：基于Renderman的光子映射算法研究與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：347849