基于球面调和函数的环境映射技术-太赫兹科学与电子信息学报.PDF

第 8 卷 第 4 期 信 息 与 电 子 工 程 Vo1．8，No．4 2010 年 8 月 INFORMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING Aug．，2010 文章编号： 1672-2892(2010)04-0420-05 基于球面调和函数的环境映射技术 盛 玲，姜晓彤 (东南大学 仪器科学与工程学院，江苏 南京 210096) 摘 要 ：针对三维虚拟场景的光照一致性问题，以提高场景的真实感为目的，研究了一种基 于环境映射的光照技术。此方法采用全景辐射度图对场景进行照明，并利用球面调和函数近似估 计理想漫反射物体表面的光亮度，同时添加了漫反射阴影交互转移，实现了低频光照环境下漫反 射物体捕获软阴影的实时渲染。实验结果表明，算法绘制质量高，具有一定的实用价值。 关键词 ：球面调和函数；环境映射；预计算辐射度传递 中图分类号 ：TN911.73 ；TP391.41 文献标识码 ：A Environment mapping technology based on spherical harmonics function SHENG Ling，JIANG Xiao-tong (School of Instrument Science and Engineering，Southeast University，Nanjing Jiangsu 210096，China) Abstract：Focusing on the illumination coherence problem of the three-dimensional virtual scene, this study analyzed the environment mapping technology to improve the sense of reality. The light probe image was used to light the scene and the irradiance of the diffuse surface was approximated by using spherical harmonics function. By considering the shadowed diffuse transfer simultaneously, the soft shadow of diffuse objects was generated successfully under dynamic, low-frequency lighting environments. The experiment results showed that this algorithm approached accurately with high quality. Key words： spherical harmonics function；environment mapping；pre-computed radiance transport 随着虚拟现实技术的发展以及人们需求的提高，人们对真实感场景的追求越来越高[1–2] 。把计算机生成的虚 拟物体融入到现实生活的实拍照片中去，是虚拟现实、增强现实等应用经常涉及的问题。为了使物体表面与周围 环境获得一致的照明效果，光照一致性的研究是一个重要方面 [3] 。光照一致性包含的技术性问题很多，目前光照 一致性主要通过恢复场景中相应的光照信息来实现 [4] 。但是，这些方法通常需要借助一些工具，而且在恢复光照 参数的过程中不可避免地会引入误差，影响最终生成图像的视觉效果。