[发明专利]三维场景渲染中基于对象判别的间接光照复用方法

说明书

本发明公开一种三维场景渲染中基于对象判别的间接光照复用方法。本方法在复用虚拟像素平面上的像素的间接光照结果时，只复用那些属于同一个几何对象的可视场景点对应像素的间接光照，这可以避免因复用具有较大差异的不同几何对象的可视场景点对应像素的间接光照而引入的误差。另外，本方法在通过复用估计出像素的最终间接光照值后，可以通过估计间接光照的视觉重要性来对间接光照计算结果进行精化。

技术领域

本发明属于三维场景画面渲染技术领域，涉及一种三维场景渲染中基于对象判别的间接光照复用方法。

背景技术

三维场景渲染是当前计算机图形学中的一个研究热点。三维场景的全局光照计算是利用计算机渲染出真实感三维场景画面的关键。全局光照可以看成是由直接光照和间接光照相加而成。相比于直接光照，三维场景的间接光照通常具有更强的空间相关性，三维场景中同一个几何对象上的相邻点的间接光照往往非常相似，这就为复用间接光照提供了可能性。三维场景中不同几何对象的材质特性有时候存在很大差异。另外，三维场景的不同几何对象上的场景点的空间位置和朝向有时候差距较大。这些因素都会使不同几何对象上的场景点的间接光照的相关性降低。在复用间接光照时，只复用那些属于同一个几何对象的相邻场景点的间接光照有利于降低复用操作导致的间接光照误差。当场景点的间接光照远小于直接光照时，人眼可能难以察觉出间接光照产生的视觉影响。因此可以根据场景点的间接光照与直接光照的比值来确定间接光照在视觉上是否重要，如果间接光照在视觉上比较重要，则更宜精确地计算间接光照，否则只需用复用技术初略地估计出间接光照即可。

在三维场景渲染中，用红、绿、蓝三元组来表示各种颜色，因此光照值实际上也包含红色、绿色、蓝色三个分量。光线投射(Ray Casting)是一种常见的用于渲染三维场景画面的技术。J.F.Hughes等撰写的由Addison-Wesley公司于2014年出版的《ComputerGraphics:Principles and Practice,3rd Edition》的第15章对光线投射技术作过介绍，其可以用于计算三维场景的直接光照画面。J.F.Hughes等撰写的由Addison-Wesley公司于2014年出版的《Computer Graphics:Principles and Practice,3rd Edition》的第32章介绍了路径跟踪的具体实现方法。在路径跟踪中，对于从视点出发的穿过虚拟相机的虚拟像素平面上的像素的一条光线传输路径，如果不计算在该光线传输路径与三维场景几何面片的第一个交点处散射的直接来自光源的光照贡献，则最终得到的沿该光线传输路径逆向到达视点的光照为一个间接光照采样值。在路径跟踪中，通过对像素对应的多个间接光照采样值求平均可以得到像素对应的最终间接光照结果。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种三维场景渲染中基于对象判别的间接光照复用方法，实现在三维场景渲染中对属于同一个几何对象的多个可视场景点的间接光照的空间复用，同时根据像素对应的可视场景点的间接光照与直接光照之比来确定是否对像素对应的间接光照进行精化。