基于预计算及采样的实时高真实感图像绘制技术研究

摘要

实时的高真实感图像绘制是计算机图形学中的主要难题之一,传统的方法难以在提供真实感图像绘制结果的同时保证足够的绘制速度.该文主要研究基于预计算及采样的实时高真实感图像绘制技术,该技术的思想是利用图像或预计算结果的采样数据,展现高真实感的图像效果,支持快速的绘制计算.该文在漫游系统绘制,物体表面复杂材质和3D纹理的绘制,全局光照模型绘制等领域提出了相应的预计算采样策略,以及快速的绘制方法,成功地实现了实时的高真实感图像绘制.该文提出了一种新的基于球面调和函数分析的3D纹理技术-光照相关纹理,着重表现3D纹理表面在不同光照下的视觉效果,同时忽略视角因素的影响.该方法描述了3D纹理主要特征的同时极大地降低了采样数据量.该文接着引入光照相关纹理在任意曲面上的合成技术,将纹理采样移植到虚拟物体上,最后在环境光源下实时地绘制.

目录

文摘

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第一章前言

1.1真实感图形绘制算法

1.2基于图像的绘制

1.3复杂材质及3D纹理绘制技术

1.4预计算的光辐射传输函数

1.5本文的研究工作及组织结构

第二章基于图像采样的绘制技术

2.1同心拼图技术

2.1.1 3D全光函数

2.1.2采样方法及数据压缩

2.2与场景几何相结合的基于图像的绘制方法

2.3边界光场

2.3.1 3D全光函数的竖直视差分析

2.3.2边界光场原理

2.3.3场景边界

2.3.4边界点采样密度

2.3.5全光采样，数据收集及压缩

2.3.6渲染

2.3.7实验结果

2.4小结

附图

第三章复杂材质和3D纹理的绘制技术

3.1球面调和函数分析

3.2环境光源下复杂材质的渲染方法

3.3简单的3D纹理模型—多项式纹理映射

3.4光照相关纹理

3.4.1纹理采样与数据分析

3.4.2球面调和函数分析

3.4.3光照相关纹理在平面上的合成

3.4.4任意曲面的纹理合成

3.4.5光照相关纹理在简单光源下的绘制

3.4.6光照相关纹理在环境光源下的绘制

3.4.7试验结果

3.5小结

附图

第四章预计算的光辐射传输技术

4.1基于球面调和函数的静态场景的预计算光辐射传输函数方法

4.1.1单个物体的自身光辐射传输函数

4.1.2光辐射传输函数的预计算

4.1.3环境光下的绘制方法

4.2基于小波基的预计算光辐射传输技术

4.3矩阵表示的预计算光辐射传输方法

4.4动态场景的光辐射传输函数的已有预计算策略

4.5动态场景光辐射传输函数的预计算方法—球面光辐射传输映射

4.5.1球面光辐射传输映射

4.5.2球面阴影映射

4.5.3球面反射映射

4.5.4试验结果

4.6小结及讨论

附图

第五章总结与展望

5.1研究内容总结

5.2进一步研究的展望

参考文献

攻读博士学位期间发表论文统计

致谢