基于高動態(tài)范圍的實時光照技術(shù)研究與實現(xiàn).pdf

1、光照計算是幾乎所有的高級圖形特效的支撐技術(shù)。然而，真實感光照計算在實時圖形渲染中計算過于復雜，如何在實時系統(tǒng)中應用就需要更多考慮渲染效果與視覺效果的平衡。真實的光照效果能夠大大增強虛擬現(xiàn)實、視頻游戲、飛行仿真和戰(zhàn)場模擬等實時圖形系統(tǒng)的用戶體驗，因此在游戲引擎中引入高級實時光照技術(shù)是非常重要的。 本文的主要研究內(nèi)容包括全局光照模型、局部光照模型、實時多光源光照模型和基于圖像的光照。在實時大規(guī)模場景真實感渲染的背景下，通過對多種光照

2、模型的對比研究，采用延遲光照是最適合進行多光源實時計算的，并且高動態(tài)范圍光照很適合圖像后期處理，整合這兩種技術(shù)使得實時高質(zhì)量光照計算成為可能。 實時多光源光照技術(shù)在游戲軟件中有重要的應用。但是由于光源的增多使光照計算的復雜度也成倍增加。延遲光照技術(shù)把幾何計算和光照計算分開，這完全不同與傳統(tǒng)的繪制技術(shù)。不再是基于頂點計算光照而是基于片元的計算光照，從而大大降低了光照計算的計算量。結(jié)合最新的可編程圖形硬件，本文用多個繪制目標實現(xiàn)了硬

3、件加速的延遲光照，完成了實時多光源光照計算。 基于圖像的光照是在基于圖像的繪制中發(fā)展起來的。后者是一種完全不同于傳統(tǒng)的基于幾何模型的繪制方法，它從全光函數(shù)的角度來渲染場景。本文實現(xiàn)的高動態(tài)范圍光照是基于圖像的光照的一種。首先是把虛擬世界圖像的RGB值轉(zhuǎn)換成現(xiàn)實世界的光強值，用高精度的光強值計算光照。然后再用色調(diào)映射(tonemapping)把高動態(tài)范圍的值映射到低動態(tài)范圍的設備上進行顯示。試驗證明高動態(tài)范圍光照可以提供更細節(jié)的效