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基于光线跟踪方法的全局光照研究 被引量:9
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作者 张全贵 王普 +1 位作者 闫健卓 方丽英 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2010年第4期27-30,44,共5页
光线跟踪方法是解决全局光照问题的一种重要方法。概括性地提出光线跟踪方法研究的基本任务是研究关于采样、加速求交的问题,并综述性地分析了光线跟踪相关算法。介绍了该领域近期研究热点即实时光线跟踪以及基于图形硬件的光线跟踪的... 光线跟踪方法是解决全局光照问题的一种重要方法。概括性地提出光线跟踪方法研究的基本任务是研究关于采样、加速求交的问题,并综述性地分析了光线跟踪相关算法。介绍了该领域近期研究热点即实时光线跟踪以及基于图形硬件的光线跟踪的相关研究工作,指出了光线跟踪方法在解决全局光照问题时的优缺点以及未来的研究重点。展望了基于光线跟踪方法的全局光照应用前景。 展开更多
关键词 光线跟踪 全局光照 加速求交 采样 动态场景
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真实感图形学的光照模型研究综述 被引量:7
2
作者 杜玺伦 谭家万 《电子技术与软件工程》 2014年第1期112-113,共2页
介绍计算机真实感图形学中的光照模型包括局部光照模型和全局光照模型,局部光照模型算法简单,计算量较小,目前已广泛应用于游戏等领域;全局光照模型考虑光线在空间中的真实传播情况,可以生成真实感更高的图形,但计算量较大。同时,阐述... 介绍计算机真实感图形学中的光照模型包括局部光照模型和全局光照模型,局部光照模型算法简单,计算量较小,目前已广泛应用于游戏等领域;全局光照模型考虑光线在空间中的真实传播情况,可以生成真实感更高的图形,但计算量较大。同时,阐述了全局光照模型的三种主要算法:光线跟踪、辐射度算法和光子映射。随着硬件及算法的发展,全局光照将成为未来真实感图形绘制的主流算法。 展开更多
关键词 真实感图形绘制 光照模型 图形学 模型算法 综述 光线跟踪 辐射度算法 全局光照
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一种基于全局和局部光照估计的Retinex图像增强算法 被引量:6
3
作者 王书民 张爱武 +2 位作者 胡少兴 段乙好 孙卫东 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第34期100-104,共5页
具有色彩还原特性的Retinex算法,可以实现图像对比度、亮度提高及色彩还原;但是增强后的图像色彩饱和度下降严重,色彩失真,其关键在于光照分量的估计失真。针对上述问题,提出了基于全局光照和局部光照细分的Retinex增强算法,实现了图像... 具有色彩还原特性的Retinex算法,可以实现图像对比度、亮度提高及色彩还原;但是增强后的图像色彩饱和度下降严重,色彩失真,其关键在于光照分量的估计失真。针对上述问题,提出了基于全局光照和局部光照细分的Retinex增强算法,实现了图像光照分量的精确计算;并通过实验证明增强后的图像在提高亮度突出细节的同时,最大程度保持了原来的真实色彩。 展开更多
关键词 RETINEX算法 全局光照 局部光照 色彩还原
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基于直接光照的全局光照模拟 被引量:4
4
作者 吴伟和 郝爱民 +3 位作者 李智 王文涛 杨跃东 王立君 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第10期257-258,261,共3页
根据间接光照分布在空间的各个方向、没有明确的方向性、在各个方向上光照强度分布比较均匀的特点,提出采用灯光阵列的方法,通过GPU硬件加速计算其直接光照效果,达到快速模拟全局光照的目的。实验结果表明,与常规的渲染算法比较,该方法... 根据间接光照分布在空间的各个方向、没有明确的方向性、在各个方向上光照强度分布比较均匀的特点,提出采用灯光阵列的方法,通过GPU硬件加速计算其直接光照效果,达到快速模拟全局光照的目的。实验结果表明,与常规的渲染算法比较,该方法在取得较好视觉效果的同时提高了渲染速度。 展开更多
关键词 全局光照 直接光照 间接光照 渲染
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基于BRDF和GPU并行计算的全局光照实时渲染 被引量:6
5
作者 王芳 秦磊华 《图学学报》 CSCD 北大核心 2016年第5期583-591,共9页
基于光线追踪,将屏幕图像像素分解为投射光线与场景对象交点面片辐射亮度和纹理贴图的合成,每个面片的辐射亮度计算基于双向反射分布函数(BRDF)基的线性组合,并通过图形处理器(GPU)处理核心并行绘制进行加速,最后与并行计算的纹理映射... 基于光线追踪,将屏幕图像像素分解为投射光线与场景对象交点面片辐射亮度和纹理贴图的合成,每个面片的辐射亮度计算基于双向反射分布函数(BRDF)基的线性组合,并通过图形处理器(GPU)处理核心并行绘制进行加速,最后与并行计算的纹理映射结果进行合成。提出了一种基于BRDF和GPU并行计算的全局光照实时渲染算法,利用GPU并行加速,在提高绘制效率的前提下,实现动态交互材质的全局光照实时渲染。重点研究:对象表面对光线的多次反射用BRDF基的线性组合来表示,将非线性问题转换为线性问题,从而提高绘制效率;利用GPU并行加速,分别计算对象表面光辐射能量和纹理映射及其线性组合,进一步提高计算效率满足实时绘制需求。 展开更多
关键词 全局光照 图形处理单元 双向反射分布函数 渲染方程 并行计算
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基于机器学习的三维场景高度真实感绘制方法综述 被引量:5
6
作者 赵烨梓 王璐 +6 位作者 徐延宁 曾峥 葛亮昇 朱君秋 徐子林 赵钰 孟祥旭 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期356-376,共21页
目前,电影、动漫、游戏等产业对真实感绘制的需求越来越高,而三维场景高度真实感绘制通常需要耗费大量的计算时间和存储空间来计算全局光照,如何在保证绘制质量的前提下提升绘制速度依然是图形学领域面临的核心和热点问题之一.数据驱动... 目前,电影、动漫、游戏等产业对真实感绘制的需求越来越高,而三维场景高度真实感绘制通常需要耗费大量的计算时间和存储空间来计算全局光照,如何在保证绘制质量的前提下提升绘制速度依然是图形学领域面临的核心和热点问题之一.数据驱动的机器学习方法开辟了一种新的研究思路,近年来研究者将多种高度真实感绘制方法映射为机器学习问题,从而大大降低了计算成本.总结分析了近年来基于机器学习的高度真实感绘制方法的研究进展,具体包括:基于机器学习的全局光照优化计算方法、基于深度学习的物理材质建模方法、基于深度学习的参与性介质优化绘制方法、基于机器学习的蒙特卡洛降噪方法等.详细论述了各种绘制方法与机器学习方法的映射思路,归纳总结了网络模型以及训练数据集的构建方式,并在绘制质量、绘制时间、网络能力等多个方面开展了对比分析.最后,本文提出了机器学习和真实感绘制相结合的可能思路和未来展望. 展开更多
关键词 真实感绘制 机器学习 全局光照 基于物理的材质模型 蒙特卡洛降噪
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基于物理的蒙特卡罗体渲染综述
7
作者 张文潇 秦红星 《重庆邮电大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2024年第4期661-674,共14页
在计算机图形学中,渲染一直是核心方向,对于真实感渲染,其最终目标就是正确地计算场景中的全局光照。针对渲染对象的不同,所采取的渲染方法也有所不同,大体上可以分为表面渲染和体渲染。通过对物理的蒙特卡罗体渲染方法的整理,描述了在... 在计算机图形学中,渲染一直是核心方向,对于真实感渲染,其最终目标就是正确地计算场景中的全局光照。针对渲染对象的不同,所采取的渲染方法也有所不同,大体上可以分为表面渲染和体渲染。通过对物理的蒙特卡罗体渲染方法的整理,描述了在经典参与介质中如何采用蒙特卡罗方法进行渲染,介绍了近年来兴起的针对非经典参与介质的研究,对近年来渲染的高级方法做了总结,阐述了目前渲染方法所存在的问题以及未来可能的研究方向。 展开更多
关键词 全局光照 体渲染 蒙特卡罗 参与介质 计算机图形学
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基于点的全局光照绘制方法综述 被引量:4
8
作者 徐翔 王璐 +2 位作者 徐延宁 杨承磊 孟祥旭 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期689-697,共9页
全局光照的计算是真实感绘制的重要部分,基于点的全局光照算法(PBGI)是一种高效的全局光照计算方法,虽然该方法绘制质量有偏,但以其快速高效、无噪声而被广泛地应用于影视动漫行业.文中总结了PBGI相关工作,并将其分为更复杂的绘制效果... 全局光照的计算是真实感绘制的重要部分,基于点的全局光照算法(PBGI)是一种高效的全局光照计算方法,虽然该方法绘制质量有偏,但以其快速高效、无噪声而被广泛地应用于影视动漫行业.文中总结了PBGI相关工作,并将其分为更复杂的绘制效果、基于点的绘制优化、基于众核的加速优化和PBGI存储优化4类方法进行对比分析;进一步地,从绘制速度、绘制质量、算法并行度、绘制场景规模和算法实验难度5个方面对上述4类PBGI方法进行对比分析;最后指出该方法目前面临的问题和挑战,为后期的研究提供思路. 展开更多
关键词 真实感绘制 全局光照 基于点的全局光照
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基于设备性能的Web3D动态实时光影云渲染系统 被引量:5
9
作者 刘畅 刘小军 +4 位作者 贾金原 徐识溥 张乾 黄晨曦 黄欣 《中国科学:信息科学》 CSCD 北大核心 2021年第2期231-246,共16页
本文面向多种硬件平台提出了一套Web3D实时动态光影的协同式渲染系统,该系统把Web前端的硬件性能作为整个云渲染系统中光影渲染任务分配的关键因素.对于Web前端性能较强的硬件设备,系统分配复杂度较高的光影渲染任务给前端,相应的云后... 本文面向多种硬件平台提出了一套Web3D实时动态光影的协同式渲染系统,该系统把Web前端的硬件性能作为整个云渲染系统中光影渲染任务分配的关键因素.对于Web前端性能较强的硬件设备,系统分配复杂度较高的光影渲染任务给前端,相应的云后端的渲染负担则有所降低;反之,系统则分配复杂度较低的光影渲染任务给前端,相应的云后端承担大部分的渲染任务.在上述机制的引导下,该系统的前后端部署了4类关键的实时光影渲染算法,最终通过对算法运行帧率、算法所在设备的运行效率以及光影渲染结果等多种数据的分析,验证了部署的合理性. 展开更多
关键词 云渲染 WEB3D 实时绘制 动态光影 全局光照
原文传递
基于模糊不确定性的自适应采样 被引量:5
10
作者 徐庆 陈东 +2 位作者 陈华平 王刚 房岳楼 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期689-699,共11页
提出一种用于Monte Carlo全局光照的自适应采样方法,使得合成图像时对每个像素采用不同的采样数量,以提高间接光照的表现效果,降低图像总体噪声水平.考虑到图像或像素噪声水平的评价具有内在的模糊不确定性,基于模糊理论,以像素样本光... 提出一种用于Monte Carlo全局光照的自适应采样方法,使得合成图像时对每个像素采用不同的采样数量,以提高间接光照的表现效果,降低图像总体噪声水平.考虑到图像或像素噪声水平的评价具有内在的模糊不确定性,基于模糊理论,以像素样本光照为基本元素建立模糊集合,利用模糊集的模糊度提出一种新的像素噪声水平评价标准.在新评价标准的基础之上实施自适应采样,首先对像素进行少量采样,然后根据新标准评价其噪声水平,并有针对性地对噪声水平较高的像素使用较多的采样样本.通过大量实验,验证了文中方法比已有的自适应采样方法更好. 展开更多
关键词 模糊度 自适应采样 全局光照 MONTE Carlo光径跟踪
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全局光照环境中的逆向绘制 被引量:5
11
作者 孙其民 吴恩华 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第10期1796-1805,共10页
提出一种恢复场景中所有物体的反射特性的方法.算法以一个全景图、场景的完整几何模型和光源信息为输入,结果是场景的一个完整反射模型.恢复是以逐步求精的方式进行的.先假定物体表面是漫反射面并生成一幅全景图,然后算法逐步迭代,比较... 提出一种恢复场景中所有物体的反射特性的方法.算法以一个全景图、场景的完整几何模型和光源信息为输入,结果是场景的一个完整反射模型.恢复是以逐步求精的方式进行的.先假定物体表面是漫反射面并生成一幅全景图,然后算法逐步迭代,比较绘制的全景图和原始全景图,如果有的物体的误差超过某个阈值,算法为 他们选择更负责的反射模型.最后,场景中的每个物体有了一个合适的反射模型,可以在新的光照和视点条件下绘制,旧的物体可以从场景中移去,新的物体可以添加到场景中.对漫反射、各向同性反射和各向异性反射纹理面的纹理恢复也作了深入研究;高光和阴影的影响也能基本去除. 展开更多
关键词 逆向绘制 全局光照 全景图 反射模型 增强现实 纹理
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交互式蒙特卡洛全局光照超分辨率重建 被引量:1
12
作者 王静雯 梁晓 +1 位作者 王妮婷 欧阳娇 《计算机工程与设计》 北大核心 2023年第4期1166-1173,共8页
针对现有全局光照图像的重建效果模糊且耗时较长问题,提出一种基于生成对抗的交互式图像超分辨率重建网络,使用低分辨率的高频噪声推理高分辨率的全局光照图像。将G-buffer中的图形特征作为辅助输入,利用其低噪与相似性,为网络增加图像... 针对现有全局光照图像的重建效果模糊且耗时较长问题,提出一种基于生成对抗的交互式图像超分辨率重建网络,使用低分辨率的高频噪声推理高分辨率的全局光照图像。将G-buffer中的图形特征作为辅助输入,利用其低噪与相似性,为网络增加图像高频信息;为避免多模态输入下产生冗余特征,利用注意力机制抑制辅助输入中的无效信息;建立混合感知损失函数,促进产生自然的图像风格。实验结果表明,在4 spp的低分辨率噪声输入下,能够在交互式帧率下获得4倍超分辨率全局光照图像,支持阴影、间接漫/镜面反射等光照效果。 展开更多
关键词 全局光照 超分辨率重建 生成对抗网络 注意力机制 交互式绘制 蒙特卡洛降噪 辅助特征
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低噪声自适应突变策略的MMLT算法
13
作者 贺怀清 王旭 +1 位作者 刘浩翰 惠康华 《计算机工程与设计》 北大核心 2023年第4期1189-1197,共9页
针对多通路metropolis光照传输(MMLT)算法在光照复杂区域遍历性差、突变策略不灵活、接受概率低,导致图像含有大量噪声问题,提出一种自适应突变策略的改进算法。利用收集的样本信息,增强对场景光照的初始认知;用兼顾局部与全局样本的权... 针对多通路metropolis光照传输(MMLT)算法在光照复杂区域遍历性差、突变策略不灵活、接受概率低,导致图像含有大量噪声问题,提出一种自适应突变策略的改进算法。利用收集的样本信息,增强对场景光照的初始认知;用兼顾局部与全局样本的权重函数选择建议样本;重新设计接受概率计算方法,提高样本的接受概率;通过共享像素信息,降低噪声。实验从不同角度验证,改进算法对场景具有普适性,实现了自适应采样,提高了样本的接受概率,降低了图像噪声。 展开更多
关键词 全局光照 光照传输算法 马尔科夫链 蒙特卡罗方法 突变策略 接受概率 降噪
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包含反射、折射和焦散效果的全局光照快速绘制方法 被引量:4
14
作者 李瑞瑞 秦开怀 张一天 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第8期1121-1127,共7页
基于分治的思想,提出一种能够交互绘制直接光照、间接光照、反射、折射、焦散等多种效果的全局光照近似计算方法.该方法采用粗粒度的体结构来模拟低频间接光照,利用细粒度的图像对场景进行采样,计算反射、折射和焦散效果;将粗粒度的体... 基于分治的思想,提出一种能够交互绘制直接光照、间接光照、反射、折射、焦散等多种效果的全局光照近似计算方法.该方法采用粗粒度的体结构来模拟低频间接光照,利用细粒度的图像对场景进行采样,计算反射、折射和焦散效果;将粗粒度的体采样和细粒度的图像方法相结合,提出了包含多次递归反射、折射的延缓收集缓冲区构建方法、基于体素的双向光照收集方法以及多分辨率自适应光照收集方法.与光子映射方法相比,文中方法更快,针对完全动态的场景绘制速度在10~30帧?s之间;与其他加速单一效果的方法相比,该方法不但可以快速准确地计算间接光照,而且包含了多种镜面效果,绘制效果逼真,显著增强了真实感. 展开更多
关键词 真实感图形绘制 全局光照 GPU加速 反射 折射 焦散
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天基数字成像链路数理模型构建方法
15
作者 李亚茹 周亮 +1 位作者 刘朝晖 折文集 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期209-220,共12页
针对数字化装备构建需求,以天基数字成像系统为研究对象,提出成像链路数理模型构建方法。建立相机、目标光学观测可见性模型和目标几何与光学特性模型,并通过路径追踪全局光照算法及光线重要性采样方法构建成像辐射传输模型,经过光电能... 针对数字化装备构建需求,以天基数字成像系统为研究对象,提出成像链路数理模型构建方法。建立相机、目标光学观测可见性模型和目标几何与光学特性模型,并通过路径追踪全局光照算法及光线重要性采样方法构建成像辐射传输模型,经过光电能量转换及成像调制模型输出空间目标数字成像结果。基于成像平台和空间目标的轨道参数,对比Satellite tool kit(STK)二体轨道模型15 d内的可见性仿真结果,验证了提出的可见性模型的正确性。在时间间隔3 s,距离70~200 km的条件下,对姿态对地定向目标进行成像仿真,结果表明,该成像链路数理模型可以有效生成在满足轨道监测条件下的目标序列图像,同时文中模型对天基装备数字系统建设也具有一定参考价值。 展开更多
关键词 天基成像 数理模型 全局光照 空间目标
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基于最优质量传输的Focus+Context可视化
16
作者 苏科华 刘百略 +2 位作者 雷娜 李可涵 顾险峰 《浙江大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期681-691,共11页
在分辨率有限的显示设备上,Focus+Context技术可用于大型复杂模型的可视化。提出了一种基于最优质量传输的Focus+Context可视化方法。通过最优质量传输映射,对自身进行体积变形,将源测度(体素)转换为传输成本最小的目标测度;将求解最优... 在分辨率有限的显示设备上,Focus+Context技术可用于大型复杂模型的可视化。提出了一种基于最优质量传输的Focus+Context可视化方法。通过最优质量传输映射,对自身进行体积变形,将源测度(体素)转换为传输成本最小的目标测度;将求解最优质量传输问题等价于凸优化过程,转换为计算几何中经典的幂Voronoi图计算。与现有方法相比,本文方法具有坚实的理论基础,保证了解的存在性、唯一性和平滑性;允许用户精确控制目标测度,选择多个形状不规则的聚焦区域,使产生的变形是全局平滑的,并可自由翻转。用于自医学应用和科学仿真的几项体数据集,证明了所提方法是有效和高效的。 展开更多
关键词 辐射度 全局光照 常量时间
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全局光照下古建筑场景的仿真渲染研究 被引量:4
17
作者 汪浩文 张捷 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 北大核心 2018年第11期140-146,共7页
提出了一种针对古建筑场景的仿真渲染方法,通过对全局光照渲染引擎的渲染原理分析,基于古建的空间造型、材质纹理、色彩扩散关系以及室内外光照等若干因素对古建渲染进行了综合研究,得到一种高效的、具备高真实度的、能够烘托古建历史... 提出了一种针对古建筑场景的仿真渲染方法,通过对全局光照渲染引擎的渲染原理分析,基于古建的空间造型、材质纹理、色彩扩散关系以及室内外光照等若干因素对古建渲染进行了综合研究,得到一种高效的、具备高真实度的、能够烘托古建历史文化氛围的仿真渲染思路,为古建的数字化呈现与数字化保护提供可靠的技术支撑。 展开更多
关键词 全局光照 古建筑 仿真 渲染
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基于体素锥追踪的全局光照算法 被引量:3
18
作者 桂梅书 侯进 +1 位作者 谭光鸿 吴佩军 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期284-293,共10页
提出一种全局光照的计算方法,使用体素结构存储简化场景的光照信息,并通过体素锥追踪方法来收集光照信息,计算间接光照。在计算过程中,每帧只更新动态场景的体素结构,既可以支持动态光源,又避免了更新静态场景的时间消耗。通过各向异性... 提出一种全局光照的计算方法,使用体素结构存储简化场景的光照信息,并通过体素锥追踪方法来收集光照信息,计算间接光照。在计算过程中,每帧只更新动态场景的体素结构,既可以支持动态光源,又避免了更新静态场景的时间消耗。通过各向异性过滤生成的方向性层级结构,将简化的体素场景及光照信息压缩存储在三维纹理的渐近贴图中,从而减少存储开销。利用体素锥追踪收集体素结构中存储的出射辐射度及遮蔽值来计算环境遮蔽、软阴影等全局光照效果。实验结果表明,所提方法可计算多种全局光照效果,并具有较好的绘制效率,在复杂的场景下单帧时间少于33.3 ms。 展开更多
关键词 光计算 光学数据处理 全局光照 体素结构 体素锥追踪 间接光照
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一种针对MLT的采样分布改进方法 被引量:3
19
作者 贺怀清 陈帅 +1 位作者 刘浩翰 计瑜 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2017年第6期646-653,共8页
为了解决Metropolis光线追踪算法随机采样分布的稀疏性导致的生成图像随机噪声问题,提出了一种基于采样分布的突变策略.改进方法将采样过程分为两个阶段对Metropolis光线追踪算法进行改进,通过一阶段采样分布矩阵对二阶段突变策略进行影... 为了解决Metropolis光线追踪算法随机采样分布的稀疏性导致的生成图像随机噪声问题,提出了一种基于采样分布的突变策略.改进方法将采样过程分为两个阶段对Metropolis光线追踪算法进行改进,通过一阶段采样分布矩阵对二阶段突变策略进行影响,在当前采样点的8邻域像素位置进行小范围采样.在满足细节平衡条件的同时,设置多个采样点的标量贡献函数平均值比值为接收概率.结果表明,在相同渲染时间下改进算法生成的图像较原方法噪声更少,与目前较好的改进算法效果相当.通过改进突变策略的方式解决了间接光照场景中噪声较大的问题. 展开更多
关键词 Metropolis光线追踪 采样分布 全局光照 马尔科夫链蒙特卡罗 真实感渲染 突变策略 接收概率 路径选择
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基于立即辐射度的实时全局光照算法 被引量:3
20
作者 袁璐 《现代计算机(中旬刊)》 2018年第1期63-66,共4页
立即辐射度算法作为全局光照模拟的重要算法之一,在计算机图形学研究中受到广泛的关注,然而目前大部分基于立即辐射的算法都是离线渲染的。随着计算机硬件的发展,立即辐射度算法实时化已经成为一种趋势。通过图形渲染管线计算虚拟点光源... 立即辐射度算法作为全局光照模拟的重要算法之一,在计算机图形学研究中受到广泛的关注,然而目前大部分基于立即辐射的算法都是离线渲染的。随着计算机硬件的发展,立即辐射度算法实时化已经成为一种趋势。通过图形渲染管线计算虚拟点光源,并用Lightcuts算法裁剪后的光源进行延迟着色光照计算,可实现性能较好的实时全局光照效果。 展开更多
关键词 全局光照 立即辐射度 虚拟点光源 Lightcuts
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