基于高度图的微结构表面全局光照实时绘制方法

摘要

本发明提出一种基于高度梯度图分析的全局光照实时绘制方法。给出面向微结构表面对象实时绘制的全局光照计算模型，将光照计算近似分解为环境光入射、光源直接光照和一次交互漫反射等三个分量的计算。定义微结构高度梯度图，并据此构建可见点的局部最高点集合。在环境光计算中，本发明提出一种自适应环境光遮挡计算，借助局部最高点集合计算遮挡角。在直接光照中，给出一种微结构阴影的修正方法，搜索入射光方向的最近局部最高点剖面，通过比较剖面内光线投影与局部最高点的遮挡角，近似确定由微结构造成的阴影区域。最后根据可见点的局部最高点集合确定一次交互漫反射的采样范围，进行渗色处理。整个全局光照计算方法在图像空间完成。

主权项

一种基于高度图的微结构表面全局光照实时绘制方法，其步骤依次为：(1)将微结构表面的入射光近似分解为三个分量：环境光La，高频光源光照度Ls和一次交互漫反射光照度Ld；(2)基于屏幕空间创建物体微结构表面的高度梯度图，然后根据微结构表面梯度的方向及其大小的分布来搜索对局部细节光照影响最大的方向和遮挡点，并建立局部最高点集合以指导各个光照分量的自适应地采样计算；(3)采用微结构表面阴影修正方法，通过纹理坐标将微结构高度场绑定在低精度模型表面，将带有微结构表面的对象的阴影计算分为两步：首先利用Shadow Mapping计算低精度网格的阴影，接着采用梯度空间局部最高点集合遮挡计算来生成细节阴影。