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《真实感图形处理》课件.ppt

发布:2025-02-10约2.68千字共29页下载文档
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*****************课程简介1理论基础深入学习光照、材质和几何建模的核心概念。2渲染技术掌握先进的渲染算法,包括光线追踪和全局光照。3实践应用通过实际项目,将理论知识应用于真实场景。课程目标掌握基础知识理解光照模型、材质属性和几何表示。学习高级技术探索全局光照、基于物理的渲染等前沿方法。优化渲染性能学习GPU加速和实时渲染优化技巧。创建逼真效果能够独立制作高质量、真实感的数字图像。图形渲染技术概述1光栅化将3D场景转换为2D像素的基本方法。2光线追踪模拟光线传播,产生更真实的图像效果。3辐射度渲染计算光能在场景中的传递,实现全局光照。光源模型点光源从单一点发出的光,如灯泡。面光源从表面发出的光,如荧光灯。聚光灯从一点发出的锥形光束。环境光来自所有方向的均匀光照。材质模型漫反射光线均匀散射,产生哑光效果。镜面反射光线集中反射,产生光滑表面效果。透明度允许光线穿过,模拟玻璃等材质。纹理贴图颜色贴图为表面添加细节和图案。凹凸贴图模拟表面微小凸起和凹陷。高光贴图控制表面反射的强度和方向。环境贴图模拟周围环境的反射效果。几何细分技术1基础多边形模型2细分算法应用3平滑处理4细节增强5高精度几何模型几何细分技术通过增加多边形数量,提高模型的细节程度和真实感。法线贴图1创建高模2生成法线贴图3应用到低模4渲染细节丰富的模型法线贴图技术可以在不增加多边形数量的情况下,为低多边形模型添加细节。位移贴图1创建高度图生成表面高度信息的灰度图像。2应用位移贴图根据高度图调整顶点位置。3细分几何体增加多边形数量以获得更精细的效果。4渲染结果呈现具有真实深度和细节的表面。环境光遮蔽原理模拟光线被周围几何体遮挡的效果,增强场景深度感。实现方法计算每个点接收环境光的程度,生成遮蔽贴图。应用为凹陷处和物体接触面添加柔和阴影,提升真实感。阴影映射光源视角渲染从光源位置渲染场景深度图。深度比较比较当前像素与深度图的距离。阴影判断根据比较结果确定是否在阴影中。阴影渲染为阴影区域应用适当的暗化效果。反射与折射镜面反射模拟光滑表面的完美反射效果。粗糙反射模拟微观不平整表面的模糊反射。折射模拟光线穿过透明介质时的弯曲效果。色散模拟不同波长光的折射率差异。间接光照光线弹射模拟光线在表面之间的多次反射。颜色渗透计算物体表面颜色对周围环境的影响。柔和阴影生成更自然、过渡平滑的阴影效果。环境光照模拟来自所有方向的弥散光线。全局光照算法1辐射度法计算所有表面之间的光能传递。2光子映射追踪光子在场景中的传播和反射。3路径追踪模拟光线从光源到相机的完整路径。4双向路径追踪同时从光源和相机追踪光路。光线追踪1生成初始光线2计算光线交点3计算表面着色4生成反射/折射光线5递归追踪光线追踪技术通过模拟光线传播路径,生成高质量的真实感图像。蒙特卡洛方法原理使用随机采样来近似复杂的积分计算。应用用于全局光照、软阴影和景深效果的模拟。优势能够处理复杂光照情况,产生高质量结果。基于物理的渲染1精确材质模型基于真实世界的材质属性创建数字材质。2能量守恒确保渲染过程中光能的正确分配和传递。3真实光照模拟准确模拟光线在不同材质间的交互。4微表面细节考虑材质微观结构对光线散射的影响。实时渲染优化技术LOD技术根据距离调整模型细节级别。空间数据结构使用八叉树等加速场景遍历。视锥体剔除仅渲染摄像机可见的物体。着色器优化编写高效的GPU程序。GPU加速渲染并行处理利用GPU的大量核心同时处理多个像素。专用硬件使用GPU的光栅化和纹理单元加速渲染。GPGPU利用通用计算能力执行复杂的渲染算法。实时光线追踪1硬件支持利用专门的RT核心加速光线追踪计算。2混合渲染结合光栅化和光线追踪技术。3降噪算法使用AI技术减少光线追踪的噪点。4时间累积利用前帧信息提高渲染质量。图形管线优化顶点处理优化顶点着色器,减少几何计算。几何处理使用曲面细分和实例化减少数据传输。像素处理优化像素着色器,减少过度着色。后处理高效实现后期特效。动态场景渲染动态光照实时更新光照信息,支持移动光源。动态阴影使用实时阴影技术,如级联阴影贴图。物理模拟集成物理引擎,实现真实的物体交互。粒子系统高效渲染大量粒子,模拟烟雾、火焰等效果。模型细节级别控制1高精度模型2中等精度模型3

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