《基於圖像空間的鏡面相關效果實時繪製技術研究》是依託北京化工大學，由胡偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於圖像空間的鏡面相關效果實時繪製技術研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：胡偉
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光線跟蹤能夠很好地處理反射、折射、焦散等鏡面相關效果，但其繪製速度難以達到實時。本項目基於圖像空間，在GPU光柵化過程中完成鏡面相關效果計算和繪製，使其能夠很好地與OpenGL和Direct3D套用結合。我們將從以下幾方面入手，研究鏡面相關效果實時繪製：1、複雜動態場景中準確的多重反射折射效果；2、反射折射產生的高質量焦散（Caustics）效果；3、參與性介質（Participating Media）中產生的體焦散（Volume Caustics）效果；4、面光源環境下的軟焦散（Soft Caustics）效果。為達到預期目標，我們將深入研究基於GPU的場景存儲和遍歷、光線物體相交計算、散射方程處理等一系列相關問題，並研究其在全局光照繪製中的其他套用。本項研究將使得高質量的鏡面相關效果能夠很好地被融合到普通的三維套用中，促進產品設計、遊戲、動畫和虛擬現實等相關領域的發展。
結題摘要
本項目主要研究基於GPU光柵化的鏡面相關效果繪製以及涉及的複雜三維場景GPU表示方法。此外，本項目增加了相關技術在其他領域套用的研究內容。（1）針對原有研究計畫，本項目具體研究內容包括：基於GPU的均勻格線、稀疏八叉樹格線、以及A-buffer的複雜場景三維模型表示方法，基於GPU的複雜場景三維模型的均勻格線+A-buffer綜合表示方法，完全基於GPU體素化的光線跟蹤方法以及將該光線跟蹤方法套用於Ambient Occlusion（AO）和Path Tracing等全局光照模型計算。新方法突破了原計畫僅僅針對鏡面相關效果的限制，可用於包括鏡面相關效果在內的幾乎所有全局光照繪製。（2）領域套用相關的研究內容包括：基於GPU稀疏八叉樹體素化方法加速地形點雲數據三維重建方法，雷達圖像中電離層反射折射效果模擬方法，基於GPU八叉樹體素化計算人群疏散路徑遮擋的方法、基於GPU的地學三維數據可視化方法和GPU加速的圖像視頻編輯方法等。總之，本項目的研究成果主要包括實現了完全基於GPU光柵化的光線跟蹤引擎，並基於此引擎實現了在光柵化過程中繪製鏡面反射折射、AO以及Path Tracing等複雜全局光照計算模型。此外，相關GPU反射折射、體素化方法在學科交叉中得到很好的套用，在三維格線重建、人群疏散路徑計算、深度信息提取等方面取得成果。本項目共發表學術論文6篇，論文被SCI收錄2篇，EI收錄2篇。
