摘要：针对随机光子追踪方法绘制光照条件困难的场景的效果差、收敛慢问题,提出一种基于视点重要度的自适应光子追踪方法.首先根据场景的视点重要度构造视点重要度图,并基于视点重要度和光子路径可见性来构造新的重要性函数;然后结合自适应马尔科夫链蒙特卡洛方法和分布交换技术采样该函数,以产生新的光子路径;最后设计了一种新的采样分布选择策略,先计算执行分布交换的概率,再根据概率决定生成新路径的采样分布.实验结果表明,该方法能高效地绘制困难光照场景,绘制结果具有较高的质量.

摘要：为了加快介质单散射绘制的速度,提出一种基于GPU的介质单散射并行绘制算法.首先利用光线与场景的交点链表以及光线与介质包围盒的交点计算光线在介质空间中的传播路径;然后进行Ray Marching计算介质单散射光照,使得绘制过程高度并行化.在此基础上,提出图像空间的插值加速算法,利用单散射只与Ray Marching的深度、采样点到光源的距离以及局部介质属性有关的特点,通过定义适当的插值函数在图像空间对像素进行插值,减少Ray Marching的次数,节省绘制时间开销.实验结果表明,文中算法可达到可交互的绘制效率,且不需要预计算,并支持用户在绘制过程中实时修改光照和介质属性,包括各向异性的均匀和非均匀介质.

摘要：为便于城市地下管线的铺设与维护,提出一种基于增强现实的地下管线真实感可视化方法,将原本不可见的虚拟地下管线真实地呈现在视频画面中.首先将屏幕空间分割为对地下管线具有不同遮挡语义的4个区域;然后借鉴工程图学中的剖视图方法,采用沿地下管线走向的坑道式剖切和地表面的竖直剖切方法来展示被遮挡的地下管线;进而根据画面的遮挡语义,运用视频中地表遮挡物和地下管线的重要视觉特征,揭示地下管线与地表物体之间的正确遮挡关系;最后利用渐变融合对地下隐藏信息与真实场景视频进行合成.实验结果表明,该方法不依赖于三维场景的精确几何重建,可在GPU上实时实现.

摘要：植物叶片具有复杂的内部结构、生理过程和光学特性,使得在计算机上准确模拟叶片的表观十分困难.为此提出一种基于生理因子的植物叶片表观材质模型.首先考虑单双子叶植物在结构上的差别,利用单N层板和双N层板抽象叶片内部结构;然后基于PROSEPCT模型推导得到叶片材质模型的漫反射和透射项,并采用CookTorrance模型作为高光反射项,形成BRDF+BTDF形式的参数化材质模型;最后采用一种叶色变化算法将模型扩展为时间-空间变化的叶片参数化材质模型.实验结果表明,该模型可以通过控制叶绿素、胡萝卜素和叶片结构参数等生理因子来实时地调整叶片的表观,实现空间变化、时间变化的叶片老化模拟,具有较好的真实感效果和绘制速度,能够满足实时交互的需要.

摘要：针对利用光线追踪方法进行真实场景绘制过程中计算量过于复杂的问题,提出了一种根据空间内部图元分布情况进行动态栅格划分的方法,节省了那些并无成效的栅格划分所引起的多余计算量.该方法首先将模型所在的空间进行一次均匀栅格划分,计算出每个栅格中图元的数量;判断栅格中的图元数量是否达到该栅格的饱和状态,若达到了该状态,那么就停止该栅格的划分,反之对该栅格进行再一次的均匀划分,直到它子栅格的图元数量到达饱和状态为止,得到最后的栅格树.在处理光线-图元相交过程中,对该栅格树进行遍历,直到检测到光线与离视点最近的图元相交为止.该方法在各种模型上通过对比实验结果表明,性能比传统均匀栅格方法提高了60%左右.

摘要：三维模型外观瑕疵模拟一直是真实感绘制中的热点问题.为了增强自然环境下场景的真实感,提出一种模拟被雨流冲刷三维模型外观的方法.首先提出三维模型在自然环境中的暴露程度、三维模型表面法向与污染源方向对模型表面的污染程度的定义,并对污渍堆积进行模拟;然后针对三维模型表面高斯曲率与平均曲率确定凹凸区域;最终剔除凸区域的污渍并绘制凹区域的污渍,模拟雨流冲刷后的表面.将文中方法应用到多个三维模型进行实验并与其他方法进行比较的结果表明,该方法对于模拟被雨水冲刷三维模型的外观简单、可行,并且具有很强的真实感.

摘要：针对带有微结构表面的几何模型建模困难、模型复杂度高,导致现有阴影绘制算法效率差的问题,提出一种基于高度梯度图的阴影实时绘制方法.为实现实时渲染,首先给出一种微结构描述模型,通过将微结构高度场映射到低精度模型表面来描述复杂微结构模型;然后定义微结构高度梯度图,并据此构建可见点的局部最高点集合.在阴影绘制阶段,通过实时计算梯度空间局部最高点集合遮挡来生成细节阴影.整个阴影绘制算法在图像空间完成,较好地利用了延迟着色的思想和GPU并行计算的特点,可呈现可变形物体在动态场景中的自阴影效果.

摘要：综合论述了真实感图形学的主要研究内容之一——物体表面质感。阐明了影响物体表面质感的两个因素:物体表面的光学特性和几何细节。根据光线在物体表面的反射、次表面散射、透射等情况,重点综述了表征物体表面质感的一般模型和具体模型分类。详细分析了具体的BRDF模型、SVBRDF模型、BSSRDF模型、TSVBRDF模型和BTF模型,总结了这几种模型各自的特点、适用范围、绘制效果。展示了真实感表面质感绘制在影视制作、游戏产业、虚拟设计、文化遗产保护等领域的应用情况。最后对真实感表面质感绘制的研究进行了总结和展望。

摘要：太阳光照射到树冠上之后,会在叶片间进行相互的反射、折射,形成复杂的间接光照效果。在进行树木真实感绘制时,对这种间接光照的快速模拟是非常困难的。传统的光线跟踪、辐射度等算法均比较耗时,很难满足实时计算的要求。采用一种概率模型来快速估算树木叶片间的间接光照效果,实现了带间接光照效果的树木实时绘制。为树冠构建一个包围体,并假定该包围体中叶子的位置和法向基本符合均匀分布;为叶子的正反面分别定义反射系数和透射系数,并定义一个衰减函数来描述光线穿越叶子层后的衰减量;基于这种均匀概率分布的包围体模型,并利用叶片材质属性,就可以为每片叶子计算出叶子表面的出射光。对于中心在P处的叶子来说,可以快速计算出太阳光经过其邻近叶子到达该叶子表面的间接光照效果。为了进一步提高绘制效率,并未采用传统的包含大量面片的树木模型,而是采用了一种利用Billboards结构进行树木枝叶表达的简洁的树木三维模型。将上述概率模型与这种表达方式进行了有机结合,完成了带间接光照效果的树木实时真实感绘制。

摘要：从大气中水汽对光照的影响入手 ,探讨了自然景物图像的退化机制 ,通过对典型天气情况的观察 ,总结并推导了基于输运理论的大气光线变化的亮度、饱和度和色度变化的公式 .采用该模型对三维地形立体显示进行退化效果表现 。