基于光子映射的全局光照算法研究.pdf

1、隨著計算機圖形學(xué)的快速發(fā)展，真實感圖形學(xué)已經(jīng)成為計算機圖形學(xué)的核心內(nèi)容之一。全局光照計算是場景繪制邁向真實感的一個必要手段，如何實現(xiàn)更好的全局光照算法，在更短的時間內(nèi)生成高質(zhì)量的圖像是需要我們不斷努力的研究方向。
　　 光子映射是一種簡單、靈活、功能強大的全局光照渲染算法，有效地解決了經(jīng)典的光線跟蹤算法不能模擬的輝映和焦散等特殊的光學(xué)現(xiàn)象，和輻射度方法比較，光子映射的優(yōu)勢是不需要將場景進行預(yù)先剖分而且能處理非漫反射表面。

2、　　 近幾年，由于可編程圖形硬件的快速發(fā)展，基于GPU的全局光照算法成為真實感繪制的研究熱點。CUDA首次為程序開發(fā)人員帶來了類似C語言的GPGPU程序開發(fā)環(huán)境，使程序開發(fā)更加靈活高效。
　　 本文主要的研究工作如下：
　　 1、研究了在CPU上實現(xiàn)光子映射算法的具體過程，主要有發(fā)射光子、追蹤光子、存儲光子、光強估計和渲染，并對每個過程中用到的技術(shù)和方法進行了詳細地介紹。
　　 2、研究了CUDA的編程模型，并

3、分析了CUDA編程難點。在CUDA上實現(xiàn)光子映射算法的過程和在CPU上基本相同，不同點主要包括：并行發(fā)射光子、偽隨機數(shù)的生成、用循環(huán)實現(xiàn)追蹤光子的遞歸過程、用棧構(gòu)建平衡kd-tree。通過對同一場景進行渲染測試，光子映射在GPU上的渲染速度比CPU上快6至8倍。
　　 3、輻照度緩存算法是一種用來加速漫反射面的間接光照計算的全局光照算法，近兩年成為全局光照算法新的研究熱點之一。本文對實現(xiàn)輻照度緩存算法的關(guān)鍵步驟進行了詳細地說明。