基于物理的次表面散射繪制方法.pdf

1、隨著圖形學技術的發(fā)展以及計算機運算能力的提升，真實感渲染技術在影視動漫、視頻游戲、模擬仿真等領域的應用越來越廣泛。具有高度真實感的材質在整個渲染過程中具有重要作用，目前像PRman、Arnold等主流的電影級商業(yè)渲染器都具有自己的材質系統(tǒng)，藝術家通過組合各種材質并調節(jié)它們的參數(shù)，就可以使用這些渲染器渲染出照片級真實感的圖片，最終這些令人震撼的畫面制作成電影呈現(xiàn)給了觀眾。商業(yè)渲染器提供的材質可以分為兩類，其中可用于模擬玻璃、塑料、不銹鋼等

2、硬質表面的基本材質因為實現(xiàn)難度低且發(fā)展較早已經(jīng)日趨成熟，而像皮膚這種特殊的具有次表面散射特點的材質因為實現(xiàn)難度高且發(fā)展起步晚一直是衡量一個真實感渲染器優(yōu)劣的重要因素。另一方面，因為所有非傳導的有機體都具有次表面散射特性，所以這種材質在影視和游戲中的應用非常廣泛。使用純物理模擬的次表面散射材質因為收斂速度太慢而無法實際應用，然后近似模擬的次表面散射材質便應運而生。但這些近似方法各有優(yōu)缺點，有的渲染速度快但是流程復雜效果一般，有的流程簡單效

3、果一流但是渲染速度較慢，而目前關于實時次表面散射的研究很少，徐昆提出的方法只能適用于物體的光照環(huán)境不變的情形。
　　本文深入研究了兩種不同的次表面散射算法，并以renderman規(guī)范渲染器為平臺，就如何在該類渲染器下實現(xiàn)次表面散射材質進行了深入研究，最終給出一套完整實現(xiàn)，并對實驗結果進行了對比和分析。然后，結合前面方法，提出了一種基于GPU的實時次表面散射算法，該方法分為兩步，第一步利用BSSRDF的重要性采樣方法得到每個著色點所

4、依賴的采樣點紋理坐標，并將它們存入貼圖中，第二步計算每個著色點時，根據(jù)上一步得到的紋理坐標將物體表面的直接光照進行融合即得到著色點顏色。本研究主要內容包括：⑴研究基于點云的快速分層次表面散射，對在REYES架構渲染器中實現(xiàn)該方法時的點云分布進行優(yōu)化，結合多層次表面散射算法，提出了一種帶有表面粗糙度的快速分層次表面散射算法，可以模擬光滑的玉石。⑵提出了一種在renderman規(guī)范渲染器中實現(xiàn)基于BSSRDF重要性采樣次表面散射算法的方法，