基于物理的光线追踪算法并行优化关键技术研究

发布时间：2022-01-06 21:46

　　基于物理的光线追踪是一种严格遵循物理机理,从三维模型生成真实感图像的渲染技术,它的首要目标是追求物理上的真实性,在数字内容创作（电影、特效设计、动漫等）和高端工业设计领域具有广泛的应用。同交互式或实时光线追踪相比,基于物理的光线追踪涉及复杂的物理过程和数学模型。渲染过程中物理上光线采样长度的随机性与处理器访存的非局部性常常导致扩展性低和严重的负载不均衡。同时,场景的复杂性以及投向场景的密集采样光线带来高昂的计算开销,这些对设计一套多节点分布式并行成像算法带来了巨大挑战。而已有的工作大多都是运行在单核处理器上,渲染一帧图像往往需要数个小时甚至几天,其超长的耗时已远远不能满足人们对快速渲染的需求。本文通过对3D场景的可见性计算、光的传播方程以及双向路径追踪算法物理本质的研究分析,设计出相应的并行优化算法以提升渲染速率。本文主要研究内容如下:（1）3D场景的可见性计算作为一种加速渲染的方法,近些年备受学者的关注。而传统的3D场景可见性计算方法往往是基于锥视体的,这会遗漏一些可见的图元,影响最终渲染结果的精确度,此外利用锥视域计算可见性的过程往往十分复杂,这进一步增加了渲染的计算量。所以本文提... 

【文章来源】：河南师范大学河南省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

CornellBox使用直接光照与全局光照的成像效果对比

光路径示意图

基于master-worker分配模式的可见性计算软件其主要命令介绍如下：命令行选--ncoresn时给出在pc上运行时所调动的CPU数

【参考文献】：
期刊论文
[1]采用Intel集成众核架构的并行光线追踪加速方法[J]. 宋元杰,王璐,孟祥旭.  计算机辅助设计与图形学学报. 2015(12)
[2]基于物理的分布并行光线追踪算法[J]. 张聪品,岳冬利.  计算机应用. 2014(06)
[3]基于OpenCL的实时KD-Tree与动态场景光线跟踪[J]. 卢贺齐,鲍鹏,冯结青.  计算机辅助设计与图形学学报. 2013(07)
[4]基于空盒自适应生成的动态场景光线跟踪计算[J]. 李静,王文成,吴恩华.  计算机学报. 2009(06)
[5]启发式探查最佳分割平面的快速KD-Tree构建方法[J]. 范文山,王斌.  计算机学报. 2009(02)
[6]加快光线跟踪计算的网格优化划分[J]. 李静,王文成,吴恩华.  计算机辅助设计与图形学学报. 2008(08)
[7]绘制大规模场景的可见性计算技术[J]. 王文成,魏峰,吴恩华.  计算机辅助设计与图形学学报. 2006(02)
[8]大规模复杂场景的可见性问题研究[J]. 普建涛,查红彬.  计算机研究与发展. 2005(02)
[9]分布式计算环境下的并行体绘制算法[J]. 余盛明,李华,刘慎权.  软件学报. 1996(09)
[10]光线追踪技术综述[J]. 徐汝彪,刘慎权.  计算机研究与发展. 1990(05)

博士论文
[1]基于点缓存全局光照技术的研究[D]. 王贝贝.山东大学 2014



本文编号：3573227