基于HDR的實時光照技術(shù)研究.pdf

1、隨著三維圖形技術(shù)在各行業(yè)迅速發(fā)展與普及，實時性已成為三維圖形應(yīng)用的一個重要指標，而光照的模擬是實時圖形系統(tǒng)的核心。真實的光照效果能夠增強虛擬現(xiàn)實、實時仿真等實時圖形系統(tǒng)的用戶體驗，所以研究實時光照具有重要的理論和實踐意義。
　　 實時光照的主要難點是光照模擬的真實性和實時性。為了提高真實性和實時性，本文采用兩種方法來達到該目的。一是采用高動態(tài)范圍(High Dynamic Range，HDR)技術(shù)，把虛擬場景中的RGB 值轉(zhuǎn)化為

2、高動態(tài)范圍的光強值，色調(diào)映射高動態(tài)范圍的光強值到低動態(tài)范圍的設(shè)備上進行顯示。二是建立實時的光照模型來模擬光照效果和采用圖形處理器(Graphic Processing Unit，GPU)來提高了計算機圖形處理的速度。
　　 首先分析與研究了色調(diào)映射中的全局色調(diào)映射算法和局部色調(diào)映射算法。對高動態(tài)范圍圖像進行先全局色調(diào)映射后局部色調(diào)映射，得到了一種多分辨率與全局相結(jié)合的算法。該算法的復(fù)雜度較低，映射效果能夠較好的滿足要求。其次研究

3、了全局光照模型、局部光照模型和多光源光照模型。在實時多光源場景真實感渲染下，傳統(tǒng)光照模型的光照計算復(fù)雜度高，而延遲光照把幾何計算和光照計算分開，降低了光照計算復(fù)雜度和計算量，因此Phong 光強計算的延遲光照模型是最適合多光源實時光照計算的模型。最后，由于HDR 技術(shù)能夠增強場景的光照效果，使場景表現(xiàn)的更加真實和細節(jié)表現(xiàn)更加豐富，所以結(jié)合HDR 技術(shù)和延遲光照模型，編寫相應(yīng)的運行于GPU的著色器程序，實現(xiàn)了基于HDR的延遲光照算法。實驗