多视角实时大气渲染算法研究.pdfVIP

计算机工程与设计 ComputerEngineeringandDesign 2010，31(14) 3241 ·多媒体技术 · 多视角实时大气渲染算法研究 杨晓东， 万旺根 ， 张开翼， 徐鸿玮 (上海大学 通信与信息工程学院，上海 200072) 摘 要：提 出了一种在把瑞利散射和米氏散射列入考虑的情况下，从地平面到外太空的任何视角实时渲染大气的算法。该 算法能够呈现出许多光的散射现象，例如 日光和曙暮光天空的颜色和航空视角等所有视角下的光线方向，或者地面和山脉 的阴影在大气里形成的光束，并展示了运用一个适应GPU的算法在几秒钟之内预处理完成这些数据。这个预处理的数据使 得我们能够在考虑到地面上 阴影和 自然光束的情况下，评估光线传输方程在固定时间内的运行时间，从而克服了常规方法 在实时性方面的瓶颈，并且有 良好的显示效果，在航空仿真等领域可以得到广泛应用。 关键词：大气渲染；多视 角；预处理；瑞利散射；航空仿真 中图法分类号：TP391．9 文献标识码：A 文章编号：1000-7024(2010)14-3241—04 Algorithm researchofreal—timeatmosphererenderingfrom anyviewpoint YANGXiao—dong， WAN Wang—gen， ZHANGKai—yi， XU Hong—wei (SchoolofCommunicationandInformationEngineering，ShnaghaiUniversity,Shnaghai200072，China) Abstract：Anaccuratemethodtorendertheatmosphereinrealtimefrom anyviewpointrfom groundleveltoouterspaceisproposed， whiletakingRayleighandMiemultiplescatteringnitoaccoun t．Thismehtodreproducesmanyeffectsofhtescatteringoflight，suchas htedaylightnadtwilightskycolornadaerialperspectiveforallviewnadlightdirections，ortheEarthandmountainshadows (1ight shafts)insidehteatmosphere．Thismehtodisbasedonaformulationofhtelighttrnasportequationthatisprecomputableforallview ponits，viewdirectionsna dSun directions．Howtostorethisdaat compactlyisshownna daGPU complinatalgorithm topre-compute itinafew secondsispresented．Th ispre—computeddaat allowsUStoevaluateatruntimethelightrtnasportequationinconstanttime，SO htatwecna overcomehtebottleneckoftheconventionalmehtodinreal—time，whiletakingintoaccoun thtegroun dofrshadowsnadlight shafts．Th eatmosphererenderedbythismethodhasagooddisplayeffectanditisappliedtohteflightscenesimulationwidely． Keywords：atmosphererendering；multi-·viewpoint；pre--processing；Rayleighscattering；flightscenesimulation 方法的优越性在与实时性，并且包含了所有视角点，所有视域 0 引 言 和多重散射 。