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《多重散射的天空光照效果建模與實時繪制-論文.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2014年4月圖學(xué)學(xué)報April2014第35卷第2期JOURNALOFGRAPHICSV01．35No．2多重散射的天空光照效果建模與實時繪制艾祖亮，張立民，于文龍(海軍航空工程學(xué)院，山東煙臺264001)摘要：依據(jù)大氣散射的物理原理，提出了一種考慮多重散射的天空光照效果建模與實時繪制方法。該方法首先以太陽和天空光作為光源建立了多重散射的天空光照效果模型，然后綜合多種大氣粒子密度，采用合理的分段采樣策略，對天空顏色模型的積分進(jìn)行簡化，以減少積分近似計算所帶來的誤差：通過對簡化后的模型進(jìn)行分析提出了采用二維紋理與三維紋理對光學(xué)深度
2、預(yù)計算的方法，避免了運行時計算光學(xué)深度積分的問題；最后該算法在GPU的片段處理器上執(zhí)行。實現(xiàn)了天空光照效果模型的實時繪制，可以滿足各種實時應(yīng)用需求。關(guān)鍵詞：多重散射；天空光照；光學(xué)深度；預(yù)計算：實時繪制中圖分類號：TP391．9文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095—302X(2014)02—0181—07ModelingandReal—timeRenderingofSkyIlluminationEffectsTakingAccountofMultipleScatteringAiZuliang，ZhangLimin，YuWenlong(
3、NavalAeronauticalEngineeringInstitute，YantaiShandong264001，China)Abstract：Thispaperpresentsamethodofmodelingandreal—timerenderingoftheskyilluminationeffectstakingaccountofmultiplescatteringwithatmosphericscatteringbasedonphy’sicalmodels．Firstly,withthesunandtheskyasli
4、ghtsources，themodeloftheskyilluminationeffectstakingaccountofmultiplescatteringisbuilt．Thenareasonablesegmentedonavarietyofatmosphericparticledensitiesisadoptedtosamplingstrategybasedsimplifytheintegraloftheskycolormodeltoreducetheintegralapproximationcalculationerror
5、．Byanalyzingthesimplifiedmodel，thepre—computed2Dtextureand3Dtextureforopticaldepthareproposedtoavoidarill]一timecalculationofopticaldepth．Finally,thealgorithmisexecutedonthefragmentprocessorofGPUSOthattheskyilluminationeffectstakingaccountofmultiplescatteringarerendere
6、dwithhighflamerateforreal—timeapplications．Keywords：multiplescattering；skyillumination；opticaldepth；pre．-compute；real-·timerendering太陽光在大氣中的多重散射對于天空光照空體本身作為天空光光源的影響，并不適合模擬效果的逼真模擬具有重要的意義。大多數(shù)大氣散黎明或黃昏時的天空光照效果，這主要是因為此射模型[1。51在模擬天空光照效果時只考慮單散射，時太陽位于水平線下方，僅僅離太陽方位近的區(qū)而不考慮多重散射光
7、。由于單散射模型忽略了天域才能夠收到直接的人陽光，而人氣層其他區(qū)域收稿日期：2013-04—03；定稿日期：2013-06—28作者簡介：艾祖亮(1980-)，男，湖北隨州人，博士研宄生。主要研究向為自然現(xiàn)象模擬、實時繪制技術(shù)。E-mail：aizuliang@livecn182圖形學(xué)與可視化2014正只能收到非直接的多重散射的天空光。如圖1所示。因此，許多學(xué)者提出了多重散射模擬方法，Preetham等【6】通過一個分析模型去擬合多散射蒙特卡羅(Monte．Carlo)仿真的結(jié)果，但是他們的模型要求視點必須在地面上才有效；Nish
8、ita掣刀和Haber等憚J用體積輻射度方法計算多重散射，＼但是他們的方法很難達(dá)到實時性；Bruneton和Neyret[91提出了一個實時大氣散射繪制方法，并考慮了多重散射，該方法顯著提高了多重散射模型繪制速度，但在實時性上距離工程實際應(yīng)用仍圖1
