(3.8.6)--8.6.1-2光线跟踪方法高级计算机图形学原理与实践.ppt

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1、光照模型光线跟踪方法小节目录：1、全局光照模型2、光线跟踪基本原理3、Whitted模型4、光线跟踪终止条件局部光照模型的缺点：仅考虑光源直接照射的效果（直接光照）没有考虑非光源间接照射的效果（间接光照）1、全局光照模型全局光照模型=直接光照+间接光照间接光照（折射）间接光照（反射）1986，Kakjiya：来源：孔令德2020三维计算机图形学间接反射光线传播方式：四种情况：(1)漫反射到漫反射(2)漫反射到镜面反射(3)镜面反射到漫反射(4)镜面反射到镜面反射光线跟踪(Ray-tracing,1980)多重镜面反射辐射度(Radiosity,1984)多重漫反射光子映射(Photon Map

2、ping,1994)集二者所长复杂 依靠GPU的强大可编程能力和运算速度 实时典型计算方法：能模拟光线在真实环境下的反射、折射、透明、阴影等光照现象。1968年，Appel提出(光线投射)，跟踪镜面反射 面消隐1980年，Whitted增加折射光，扩展递归算法 全局光照基本原理：直接从光源发射光线 浪费，使用逆向追踪 从视点开始发射光线。2、光线跟踪基本原理在光线跟踪算法中，有如下的四种光线：视线：由视点与像素(x，y)发出的射线阴影测试线：是物体表面上点与光源的连线反射光线折射光线来源：https:/ 光线跟踪树反射方向R1：通过对反射光线的递归跟踪得到（无相交，零）折射方向T1：通过对折射

3、光线的递归跟踪得到（T1 交点P2，反射R2(内部0)和折射T2交点P3(局部光强)反射R3）P3与光源L的阴影测试线S3视线EP1反射方向R1=0折射方向T1P2R2=0T2P3R3P5P4R4=0T4R5=0T5=0光线跟踪树：5层 理想情况下，光线可以在物体之间进行无限的反射和折射，但实际计算时中，我们不可能进行无穷的光线跟踪，因而需要给出一些跟踪的终止条件：该光线未碰到任何物体。该光线碰到了背景。光线在经过许多次反射和折射以后，就会产生衰减，光线对于视点的光强贡献很小（小于某个设定值）。光线反射或折射次数即跟踪深度大于一定值。4、光线跟踪终止条件观察平面分辨率示意图绘制效果：227113分辨率绘制效果图来源：孔令德2020三维计算机图形学【简单光线追踪示例-Unity】总结：1、全局光照模型2、光线跟踪基本原理3、Whitted模型4、光线跟踪终止条件