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非高度域表面细节的浮雕贴图映射 摘要 表示非高度域表面微结构细节的能力对于渲染复杂的表面图案是非常重要的，如编织和多层次结构。目前，这些表示是基于采样数据的3D纹理或大型数据集使用。虽然一些3D纹理的方法可以实现交互性能，所有这些方法都需要大量的内存。我们提出了一种用于非高度结构映射到任意的多边形模型，它具有低的内存要求。这种技术可以用于渲染观察3D对象逼真的 与传统的，这些新的多边形表示可以，产生正确的视差和视图与它们所表示的三维几何的观测是一致的。 关键词：实时渲染、非高度域表面的表示、基于图像的绘制、纹理映射、光源替用特效 1、引言 精确表征表面几何形状对于获得精细的阴影效果是非常重要的。不幸的是，用多边形来明确表示这些细节是不切实际的。因此，通过添加空间上变化的属性，例如颜色和表面法向量以丰富多边形模型的外观。虽然这技术强大，这些技术无法处理诸如自遮挡，自阴影或模型轮廓等效果。这些效果可通过改变实际物体的几何形状来获得，但是当涉及到渲染一系列额外的多边形时，这些效果是不理想的。此外，置换贴图只能代表高度结构，因此也不是表面细节。 本文提出一种基于图像将高度和非高度实时映射到任意多边形模型技术。和其他非高度表面细节映射的方法相比，本文提出的方法占用较少的内存，并能够利用其固有的并行向量单元在GPU中，并且更容易实现。图1显示了一个用我们的方法。特写视图分别在中间和侧。注意正确的遮挡，自阴影和轮廓。 显示了一个用我们的方法。特写视图分别在中间和侧。注意正确的遮挡，自阴影和轮廓。 本文创新点包括：1、 提出了一种技术，这种技术将高度和非高度实时映射到任意多边形模型。2、 提出一种新的3D物体的表示方法，这种表示方法显著提高了渲染质量。第二部分讨论了相关工作。第三部分详细论述了非高度的映射方法。第四部分讨论了如何使用多来渲染。第五部分介绍研究结果，在第六部分，与以前的方法比较了我们的算法的特。第七部分是总结。  近几年，我们看到，人们对于用高度域表示表面微结构的细节，产生越来越大的兴趣，而且已经出现一些用来呈现这种方法的技术。Meyer和Neyret使用了呈现为2D多边形纹理映射的三个可能的方向之一的，体积纹理技术。Katutz和Seide也使用了类似的方法。Chen等人则将一个多边形模型看成一个围绕在一个均匀的核心周围的空壳层。这个壳体表示表面微结构，并且是以体积样本作为输入的纹理合成方法。这种技术可以处理我们的技术处理不了的图像，可以使用光线追踪呈现，且可以通过模拟次表面反射来创作高品质的图像。但是，通过预处理来创建这种表示需要大约10至20小时，而且所记录的帧速率不是交互的。 Peng等人。也使用表面外壳和体积纹理来渲染表面细节。通过使用一组二维多边形对体积进行重采样来渲染。这种作为所表示的表面微结构的增加额的几何复杂性的切割，匀称的将整个体积纹理隔开，这会影响渲染性能。一些作者的内存要求报告指出，用于存储一个体积为5123的体积纹理的压缩版本，需要大约134MB内存。 Wang等人。存储从每一个置换的沿着多个取样视线的采样点预计算的间隔，将产生一个可以在渲染时间内查寻的5-D函数。由于其较大的数据量，这些数据集需要被压缩，才可以储存在显卡的内存中。使用CPU实时渲染的方法是非常合适的，并能产生较好的结果。然而，为了保证这些表示的规模不至于增长过大，常用低分辨率的体积网格和对少量的视线进行抽样。由于预计算的解析度问题，这些表示不适用于特写的视图。 Porumbescu等。使用四面体内的质心坐标点来定义一个从多边形表面上的壳体上的点到一个体积纹理上的点的映射。这种技术使用光线追踪来渲染，并产生令人印象深刻的，我们的技术不支持的结果，包括折射和焦散线。然而，这种程序并不适用于实时应用程序。 Shade等。使用具有多个深度和每个像素颜色样本的透视投影图像，以尽量减少在3D图像变形的情况下的伪影修复。 2.1 浮雕映射回顾 浮雕映射。利用现代GPU的可编程性实现一个像素驱动的解决方案。需要添加到多边形表面细节的所有必要的信息，都存储在RGBα纹理中。当其量化的α通道存储深度信息时，RGB信道编码一个正常的映射。得到的表示形式，可以用于任何颜色纹理。 使用贴图坐标将纹理映射到多边形模型。因此，相同的映射，既用于浮雕及其相关的彩色纹理。深度数据到[0,1]范围内，并且，隐式的高度曲面可通过函数 h: [0,1]x[0,1] → [0,1]来定义。让f是一个片段(fragment)，其纹理坐标是(s,t)，对应于多边形表面上的一个点。片段f的渲染可描述如下： ⑴首先，视线转换到f的切线空间。光线从点(s,t)进入高度，如图2左图所示。