PBR材质的生成方法研究

发布时间：2023-05-07 15:03

　　近几年,无论是在游戏还是影视行业中,三维模型的渲染效果越来越逼真。这不仅得益于显卡工业的高速发展,还与图形渲染技术的发展息息相关。基于物理的渲染(Physically Based Rendering,PBR)技术就是最近应用广泛的一种渲染技术。这种技术通过模拟真实世界中的光照表现,使其渲染出的三维模型呈现接近真实物体的视觉效果。与传统的渲染技术相比,PBR技术的渲染效果有了明显的改善。但由于PBR技术所需的模型材质的制作流程十分复杂且制作门槛较高,导致了支持PBR技术的模型制作成本远远高于传统的模型制作成本。本文基于对PBR原理和相关技术的研究,结合深度学习的思想,提出了一种PBR材质的生成方法。该方法简化了PBR材质的制作流程,提高了制作效率。通过对最终效果的观测,证明了本文方法的有效性和优越性。本文的主要工作如下:(1)提出了一条PBR材质的生成管线,将制作流程分成两个阶段。第一阶段是生成基础反射率贴图。第二阶段是根据基础反射率贴图和模型提供的相关信息来预测材质类型,并以此生成金属度贴图、粗糙度贴图和法线贴图。(2)在生成基础反射率贴图之前,需要提取模型的轮廓图像。本文利用三维模型...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 PBR技术的国内外研究现状
        1.2.2 生成对抗网络的国内外研究现状
    1.3 本文研究内容
    1.4 本文章节安排
2 相关技术研究
    2.1 辐射度量学
        2.1.1 立体角
        2.1.2 辐射能量
        2.1.3 辐射通量
        2.1.4 辐射率
        2.1.5 辐射强度
        2.1.6 辐射照度
    2.2 PBR基本原理
        2.2.1 光线、材质与视觉感知系统的交互原理
        2.2.2 微平面理论
        2.2.3 能量守恒定律
        2.2.4 菲涅尔效应
    2.3 双向反射分布函数
        2.3.1 Cook-Torrance BRDF模型
        2.3.2 正态分布函数
        2.3.3 菲涅耳方程
        2.3.4 几何函数
    2.4 PBR材质的组成
    2.5 带条件的生成对抗网络
    2.6 本章小结
3 PBR材质的生成方法
    3.1 PBR材质的生成管线
    3.2 基础反射率贴图的生成
        3.2.1 模型采样
        3.2.2 提取模型轮廓
        3.2.3 预测材质颜色
        3.2.4 映射纹理贴图
    3.3 模型的材质识别
        3.3.1 合成训练数据集
        3.3.2 训练材质分类网络
        3.3.3 预测模型材质类型
    3.4 本章小结
4 渲染系统设计开发与渲染结果分析
    4.1 PBR渲染系统的设计与开发
        4.1.1 开发环境介绍
        4.1.2 系统框架设计
        4.1.3 着色器模块
        4.1.4 全局光照模块
    4.2 基于本文方法的PBR模型渲染效果展示
    4.3 基于本文方法的PBR模型与传统模型的渲染效果对比
    4.4 不同视口分辨率下的纹理映射时间复杂度对比
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 未来研究工作规划
致谢
参考文献
附录 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目



本文编号：3810797