真实感光照效果.ppt

光束跟踪算法*光束的定义：从视点出发的初始光束投向整个屏幕，形成一个视域四棱锥；采用棱锥不易计算光束和物体的交；对场景中物体进行变换，投影后，把棱锥已经变成一个柱体，视点V被变换到Z轴的无穷远处；VxyzV光束跟踪算法*光束的定义（续）：初始情况：初始光束的光束坐标为屏幕坐标，初始光束节点包含了屏幕上可见的所有多边形。通常情况下，光束定义：在光束坐标系xy平面上的多边形（光束多边形）沿z轴平扫形成的柱体。注意： 光束坐标系为每一光束的局部坐标系。zXy平面光束跟踪算法*与光线跟踪算法相比较：树状结构 光线跟踪—光线树 光束跟踪—光束树树状结构中的边 光线跟踪—光线 光束跟踪—光束树状结构中的节点 光线跟踪—光线与物体表面相交的一点 光束跟踪—光束与物体表面相交的多边形集合光束跟踪算法*流程：Step1: 为了跟踪初始光束入射到镜面多边形上所产生的反射光束，将景物变换到反射光束的局部坐标系中，反射光局部坐标系z轴与反射光束前进方向一致；Step2: 所有景物按新的z值排序；Step3: 取镜面多边形在反射光束局部坐标系xy坐标平面上的投影为反射光束多边形，并将它与z值排序表上第一个景物多边形在该xy平面内作二维布尔运算；流程(续)：光束跟踪算法*流程(续)：Step4: 如果存在交集，则求得的交映射到该多边形上，作为反射光束将照射到的一个多边形区域记入反射光束的数据结构中，并在反射光束中减去交区域，然后与景物多边形表中的第二个多边形在xy平面上投影求交；Step5: 重复上述过程，直到反射光束多边形被完全覆盖，或所有景物多边形处理完毕； 在上述步骤进行的同时，还要跟踪折射光束，需要将景物变换到折射光束所定义的局部坐标系中，就可以执行上述类似的操作。光束跟踪算法*数据结构多边形信息左光束树（多边形表指针）右光束树（多边形表指针）初始入射光束光束多边形光束相交多边形表反射光束折射光束Monte-CarloRayTracing圆锥跟踪算法由于假设是一根理想直线，景物表面为理想镜面，因此所产生的图形具有尖锐的反射边界和阴影边界，对景物表面的点采样导致图像走样。在现实中，景物表面并不总是完全光滑的，其镜面反射通常是模糊的。传统光线跟踪的问题和原因01Oversamplingisaprocesswhereinsteadofsamplingasinglevalue,multiplesamplesaretakenandaveragedtogether.Thelocationofwherethesampleistakenisvariedslightlysothattheresultingaverageisanapproximationofafiniteareacoveredbythesamples.Thisiscalledananti-aliasingmethod.usesoversamplingtoreducealiasingartifacts.过采样02Monte-CarloRayTracing圆锥跟踪算法采用圆锥光束取代每一条像素光线，来模拟表面模糊反射和半影效果，有效克服了图形走样现象。改善方法2改善方法1在传统光线跟踪算法中，在每一交点处，根据表面的光滑性，产生一系列扰动反射光线，然后跟踪每一个光线，综合其所得的光亮度，最后得到前面所述交点的亮度。Monte-CarloRayTracing。Monte-CarloRayTracingRayTracingCastarayfromtheeyethrougheachpixelTracesecondaryrays(light,reflection,refraction)壹贰Monte-CarloRayTracingCastarayfromtheeyethrougheachpixelCastrandomraysfromthevisiblepoint–AccumulateradiancecontributionMonte-CarloRayTracingCastarayfromtheeyethrougheachpixelCastrandomraysfromthevisiblepointRecurs