[发明专利]基于自适应虚拟点光源采样的三维场景全局光照效果绘制方法

权利要求书

1.基于自适应虚拟点光源采样的三维场景全局光照效果绘制方法，其特征在于：本方法涉及一种数据结构VLIGHT，用于存储虚拟点光源数据，数据结构VLIGHT包含虚拟点光源所在位置Pos、虚拟点光源所在位置的表面法向量Nv、虚拟点光源所在位置的反射光通量Φ共三个成员变量；本方法需要执行以下操作：

步骤Step101：把相机放在主光源位置处，使用光栅化技术绘制虚拟三维场景，从而创建反射阴影图A001；

步骤Step102：在计算机系统的存储器中创建一个列表LISTSP，令列表LISTSP为空；

步骤Step103：把相机放在视点位置处，用主光源照射虚拟三维场景，按照视点观察参数使用光栅化与阴影映射技术绘制虚拟三维场景，得到虚拟三维场景可视区域在主光源照射下的直接光照图像A002；直接光照图像A002的每个像素存储与之对应的可视场景点A003的直接光照值；在使用光栅化与阴影映射技术绘制虚拟三维场景的过程中，需要利用阴影图测试直接光照图像A002的每个像素对应的可视场景点A003的主光源可见性，即判断主光源与可视场景点A003之间是否直接可视，如果直接可视，则可视场景点A003的主光源可见性为1，否则可视场景点A003的主光源可见性为0；把那些主光源可见性不为1的所有可视场景点A003添加到列表LISTSP中；

步骤Step104：在计算机系统的存储器中创建一个列表LISTVL，令列表LISTVL为空；在计算机系统的存储器中创建一个列表LRSAM，令列表LRSAM为空；

步骤Step105：针对反射阴影图A001的每个像素A005，在计算机系统的存储器中创建一个数据结构VLIGHT类型的变量A006，把变量A006的虚拟点光源所在位置Pos成员变量赋值为像素A005存储的世界坐标值，把变量A006的虚拟点光源所在位置的表面法向量Nv成员变量赋值为像素A005存储的法向量值，把变量A006的虚拟点光源所在位置的反射光通量Φ成员变量赋值为像素A005存储的反射光通量值，把变量A006添加到列表LISTVL中；反射阴影图A001的像素A005与虚拟点光源一一对应；列表LISTVL的元素与虚拟点光源一一对应；

步骤Step106：在计算机系统的存储器中创建一个一维数组A007，数组A007包含的元素个数等于列表LISTVL包含的元素个数；把数组A007的所有元素都赋值为0；数组A007的元素和列表LISTVL的元素一一对应，即数组A007的第一个元素对应列表LISTVL的第一个元素，数组A007的第二个元素对应列表LISTVL的第二个元素，以此类推；

步骤Step107：针对列表LISTVL中的每个元素ELE，做如下操作：

用元素ELE中保存的数据结构VLIGHT类型的变量A006的虚拟点光源所在位置Pos成员变量、虚拟点光源所在位置的表面法向量Nv成员变量、虚拟点光源所在位置的反射光通量Φ成员变量所描述的虚拟点光源A008照射虚拟三维场景，计算虚拟点光源A008对列表LISTSP中保存的所有可视场景点A003产生的光照贡献总和A009，把光照贡献总和A009赋值给元素ELE对应的数组A007的元素；

步骤Step108：计算数组A007的所有元素的值的总和A010；针对数组A007的每个元素A011，做如下操作：

计算元素A011的值除以总和A010得到的结果A012，然后再把结果A012赋值给元素A011；

步骤Step109：把数组A007看作是一个离散概率质量函数PMF对应的数据，离散概率质量函数PMF的自变量是数组A007的元素编号index，index取值为1至N的整数，N为数组A007包含的元素个数；数组A007的第1个元素的值表示列表LISTVL的第1个元素存储的数据结构VLIGHT类型的变量A006表示的虚拟点光源对应的概率，数组A007的第2个元素的值表示列表LISTVL的第2个元素存储的数据结构VLIGHT类型的变量A006表示的虚拟点光源对应的概率，以此类推；使用反变换法根据离散概率质量函数PMF，产生NUM个统计特性服从离散概率质量函数PMF的随机整数R_A，并把这NUM个随机整数R_A添加到列表LRSAM中；R_A为1到N范围内的整数；

步骤Step110：在计算机系统的存储器中创建一个列表ALISTVL，令列表ALISTVL为空；针对列表LRSAM的每个元素B001，做如下操作：

令n等于元素B001的值；令VLG表示列表LISTVL的第n个元素；令vLight表示VLG存储的数据结构VLIGHT类型的变量A006；令p等于数组A007的第n个元素的值；在计算机系统的存储器中创建一个数据结构VLIGHT类型的变量B002，把vLight的虚拟点光源所在位置Pos成员变量的值赋值给变量B002的虚拟点光源所在位置Pos成员变量，把vLight的虚拟点光源所在位置的表面法向量Nv成员变量的值赋值给变量B002的虚拟点光源所在位置的表面法向量Nv成员变量，计算vLight的虚拟点光源所在位置的反射光通量Φ成员变量的值与p的比值Rt，把Rt与NUM的比值赋值给变量B002的虚拟点光源所在位置的反射光通量Φ成员变量；把变量B002添加到列表ALISTVL中；

步骤Step111：针对列表ALISTVL的每个元素C001，做如下操作：

把相机放在视点位置处，把元素C001存储的数据结构VLIGHT类型的变量B002的值描述的虚拟点光源当作一个虚拟主光源C002，用虚拟主光源C002照射虚拟三维场景，按照视点观察参数使用光栅化与阴影映射技术绘制虚拟三维场景，得到虚拟三维场景可视区域在虚拟主光源C002照射下的直接光照图像C003；直接光照图像C003与元素C001一一对应；直接光照图像C003的每个像素存储与之对应的可视场景点在虚拟主光源C002照射下的直接光照值；

步骤Step112：把列表ALISTVL的所有元素C001对应的直接光照图像C003相加在一起得到虚拟三维场景的间接光照图像C004；把直接光照图像A002与间接光照图像C004相加在一起得到虚拟三维场景的全局光照图像C005；

步骤Step113：把全局光照图像C005转换成可以在显示器上显示的虚拟三维场景图像画面，并保存在计算机系统的磁盘图像文件中。