1.一种基于近似点光源的动态物体互反射效果实时绘制方法,其特征在于,包括以下步骤:
为场景中的每个动态物体离线计算得到一个光传输矩阵以及一组投影面积球谐系数;
实时绘制时,根据光传输矩阵实时计算得到每个动态物体被近似为点光源后的漫反射出射辐射率,结合漫反射出射辐射率和根据投影面积球谐系数分段线性插值后的结果计算互反射分量光照,以模拟动态物体漫反射出射辐照度的衰减。
2.如权利要求1所述的基于近似点光源的动态物体互反射效果实时绘制方法,其特征在于,为场景中的每个动态物体离线计算得到一个光传输矩阵以及一组投影面积球谐系数包括:
确定动态物体的包围球球心为o,均匀采样一组距离t,使得距离t大于包围球的半径r,对每个采样距离t,均匀采样一组方向v,获得一组点p=o+vt,位于包围球外侧;
对于每个p点,从p点出发,均匀随机采样一组方向w射线,将射线与动态物体做求交计算,若获得交点,记交点为q(v,w),记录漫反射系数ρ(q(v,w))、法线n(q(v,w))以及可见性系数v(v,w)=1;否则,记录可见性系数v(v,w)=0;
根据求交记录,计算得到每个采样距离t对应的一个光传输矩阵后,综合所有光传输矩阵确定每个动态物体的一个光传输矩阵,在采样距离t=(1.0~3.0)r的范围内按照依次递增的间隔选择多个t值,并获得多个t值对应的多个投影面积球谐系数,组成一组投影面积球谐系数。
3.如权利要求2所述的基于近似点光源的动态物体互反射效果实时绘制方法,其特征在于,采用以下公式计算得到每个采样距离t对应的一个光传输矩阵和一个投影面积的球谐系数:
a(v)=∫θv(v,w)dw
其中,mij为采样距离t对应的光传输矩阵中位置(i,j)处的元素,v(v,w)为p点朝w方向上的可见性系数,若在w方向上与动态物体相交,则v(v,w)=1,否则v(v,w)=0,q(v,w)为p点朝w方向上发出射线后与动态物体的交点,ρ(q(v,w))为q点的漫反射系数,n(q(v,w))为q点的法线,
4.如权利要求2所述的基于近似点光源的动态物体互反射效果实时绘制方法,其特征在于,所述综合所有光传输矩阵确定每个动态物体的一个光传输矩阵包括:
以每个动态物体的所有采样距离t对应的所有光传输矩阵的平均值作为每个动态物体最终的一个光传输矩阵。
5.如权利要求1所述的基于近似点光源的动态物体互反射效果实时绘制方法,其特征在于,所述根据光传输矩阵实时计算得到每个动态物体被近似为点光源后的漫反射出射辐射率包括:
计算当前需要绘制的p点相对于近似点光源的距离和方向,即公式p=o+vt中的v,t两项;
根据光传输矩阵计算近似点光源的漫反射出射辐射率:
其中,
6.如权利要求1所述的基于近似点光源的动态物体互反射效果实时绘制方法,其特征在于,所述结合漫反射出射辐射率和根据投影面积球谐系数分段线性插值后的结果计算互反射分量光照包括:
计算当前需要绘制的p点相对于近似点光源的距离和方向,即公式p=o+vt中的v,t两项;
根据投影面积球谐系数分段线性插值后的结果,采用以下公式计算近似点光源在v方向上的投影面积系数:
其中,a(v,t)为p点上该近似点光源的投影面积系数,
根据投影面积系数a(v,t)和漫反射出射辐射率
其中,lp为p点的互反射光照的辐射率,ρ(p)为p点的漫反射系数,max为取最大值,n为p点的法向。
7.一种基于近似点光源的动态物体互反射效果实时绘制装置,其特征在于,包括:
离线计算模块,用于为场景中的每个动态物体离线计算得到一个光传输矩阵以及一组投影面积球谐系数;
实时绘制模块,用于根据光传输矩阵实时计算得到每个动态物体被近似为点光源后的漫反射出射辐射率,结合漫反射出射辐射率和根据投影面积球谐系数分段线性插值后的结果计算互反射分量光照,以模拟动态物体漫反射出射辐照度的衰减。
8.一种基于近似点光源的动态物体互反射效果实时绘制系统,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上执行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1~6任一项所述的基于近似点光源的动态物体互反射效果实时绘制方法。
9.一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理执行时实现权利要求1~6任一项所述的基于近似点光源的动态物体互反射效果实时绘制方法的步骤。