基于SH的光照表示及其在場景繪制中的應用.pdf

1、作為增加虛擬場景真實感的關鍵技術--光照渲染技術，在三維游戲、動畫影視、三維地理信息系統(tǒng)等方面都有廣泛的應用。然而，針對基于球面諧波函數(shù)(sphericalharmonics，簡稱SH)表示的光照及其在場景繪制中的應用，雖然在近幾年里提出的算法較多，但還是存在一些問題，比如SH基函數(shù)過多、忽略了陰影的交互轉移、光線跟蹤速度慢等。本文在吸取計算機圖形學、虛擬現(xiàn)實的先進理論和技術成果的基礎上，對SH在光照表示和場景繪制中的應用技術進行了具體

2、而系統(tǒng)的研究。本論文的主要研究工作有： 首先，分析了球面諧波函數(shù)用來表示光照特性需要存儲許多SH因子數(shù)量，而在實際應用中需對大量的SH因子進行壓縮處理，但這樣會產(chǎn)生噪音，為了解決上述問題提出了一種基于能量控制的球諧光照演示方法，對量化過程進行建模、施加約束條件進而達到減少數(shù)據(jù)量的目的，實驗結果表明采用該方法能夠明顯降低因子數(shù)量且較好地表示光照特性。 其次，由于九維線性子空間能夠用來表示外側凸起的朗伯物體在所有光照條件下的

3、圖像，可通過球面諧波函數(shù)來建立這種子空間，已存在的球諧函數(shù)子空間方法較其它方法能夠模擬更復雜光照效果，但是對陰影的處理并不理想。針對使用球面諧波函數(shù)得到的子空間方法表示的光照效果不太理想特點，提出了一種基于低維線性子空間的球諧光照改進方法。首先介紹了朗伯模型的球調和逼近，接著分析了球面諧波函數(shù)子空間方法得出近似反射函數(shù)，最后針對得到的反射函數(shù)進行了改進。 最后，分析了光輻射預計算在場景實時繪制中的作用，對已有的光輻射預計算算法進