基于Renderman的光子映射算法研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著計算機圖形學的快速發(fā)展和計算機硬件能力的不斷提高，真實感渲染成為計算機圖形學的核心內(nèi)容之一，追求更高質(zhì)量和更快速度正成為計算機圖形學研究人員的主要科研方向。
　　光子映射作為一種靈活、簡單并且功能強大的全局光照算法，它不僅能實現(xiàn)顏色滲透、焦散、次表面散射等效果，還能對中間介質(zhì)進行渲染。在傳統(tǒng)的光子映射算法實現(xiàn)全局光照效果時，場景中個別的角落、縫隙等細節(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題，通常結(jié)合使用最終聚

2、集來優(yōu)化渲染效果。
　　最終聚集算法雖然提出時間要早于光子映射，卻是對光子映射算法的有效補充，能優(yōu)化光子映射的渲染效果，但是，相比光予映射的渲染速度，最終聚集運行時間代價較大。造成這種代價的原因正是在于每次最終聚集過程都重復(fù)執(zhí)行著色器程序，本文將光子映射預(yù)計算之后的著色點顏色值以點緩存文件的方式緩存起來，那么在計算最終聚集的時候就不需要重復(fù)執(zhí)行著色器程序，只需從點緩存文件中讀取當前著色點的緩存顏色值即可。采用這種方式能大幅減少有間

3、接光照、顏色滲透存在的場景的渲染時間
　　作為世界上最著名的動畫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)被證明是一個成功的規(guī)范，本文選擇Renderman作為研究和實驗的平臺。
　　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

4、行過慢的主要原因，本文算法主要思想是利用點緩存達到減少對著色器程序的調(diào)用從而起到時間加速的效果。本文預(yù)先對光子圖進行輻照度的計算，并將結(jié)果保存到點緩存中，而通常情況下，點緩存的大小要遠小于光子圖的大小，而且在渲染時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，同時減少渲染所用時間。
　　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raymarching算法實現(xiàn)了燈光霧的渲染;