文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
光线跟踪及其反走样的研究
姓名:文建明
申请学位级别:硕士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:璩柏青
20050101
摘要一。由于该算法原理简单,,因而在光线跟踪算法需跟踪每一条从视点发出的光线,因而涉及大量的光线与景物针对求交问题,本文重点讨论了光线与面片、光线与球体以及光线与长方体光线跟踪技术综合考虑了模拟光源和环境入射光在物体表面产生的镜面反射、折射和阴影,自它出现以来,就一直是计算机真实感图形生成的主要方法之的求交计算;同时,由于光线跟踪算法是一个典型的点采样过程,它所绘制的画面会出现严重的走样问题。的求交算法:同时介绍了加速光线求交的包围盒技术和;势史旨际酢4送猓文从采样方式出发,结合采样理论说明了计算机图形生成过程中走样产生的原因以及反走样的方法:最后通过三维图形生成软件猂,对光线跟踪及其走样进行了模拟。关键词:光线跟踪走样反走样猂及图形学各个领域得到了广泛的应用。
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参姐街膨期沙竹.,.,日期钐时.,馏诳蟠鏵申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位沦文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技火学。本人保证毕学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全在解密后遵守此规定本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究鹤骷叭〉玫难芯成果。尽我所知,除了文中特矧以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我⋯同工作的同志对戽芯克的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。本人签名:关于论文使用授权的说明业离校后,发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存沦文。C艿穆畚本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。独创性虼葱滦声明导师签名:
第一章绪论光线跟踪技术的历史和发展研究光线跟踪的意义现方便和能够生成各种逼真的视觉效果等突出的优点。在真实感图形学对光线跟踪算法的研究中,早在年芯恳孛嫦墓庀咄渡渌惴āА渴保次给出了光线跟踪算法的描述。年虶的研究考虑了光的折射线跟踪算法的范例,综合考虑了光的反射、折射透射、阴影等,光线跟踪才真光线跟踪算法由于需跟踪每一条从视点发出的光线,因而涉及到大量的光线与景物的求交计算。与传统的扫描线算法相比,光线跟踪算法所需的计算量显得十分庞大。一般情况下。生成一幅中等复杂程度的图形需要进行几百万次直线与景物的求交计算,其计算量占算法的%~%NJ构庀吒偎惴艽砀杂的场景,必须提高光线与景物的求交测试效率。其途径主要有两条,一是提高光线与景物的求交计算效率,如光线跟踪参数曲面片⒐庀吒俅嫫】、光线跟踪分维曲面等,这些算法针对具体曲面特点改善了求交的数学方法,减少了求交的计算量。另一途径是快速确定光线与景物是否有交。后者己成为加速光线跟踪的主流技术,其主要代表算法有两类,即层次包围盒算法和空间剖分算法。此外,由于光线跟踪算法本质上是一个离散采样过程,它所绘制画面时会出现严光线跟踪是一种多功能技术,它可用同一模型来模拟光源和环境入射光在物体绘制个强有力的工具。在建立全局光照明模型之前,人们只能模拟单一的光学现象,自然无法再现复杂的明暗感观。而光线跟踪在全局照明模型的基础上,综合考虑光线跟踪算法是真实感图形学中的主要算法之一,该算法具有原理简单、实。直到年岢隽说谝桓稣骞庹誛模型】,并给出一般性光显示出其强大的威力。从此之后,光线跟踪算法得到了广泛的注意和研究,成为当今图形学的一个研究热点。重的走样现象。如何在光线跟踪过程中实现反走样是光线跟踪算法另一个主要研究方向,其代表算法有:自适应光线采样算法⒎植际焦庀吒偎惴ā八婊体表面产生的镜面反射和折射、实现场景消隐及生成阴影等,同时,它亦可用作从计算机图形学的角度来看,光线跟踪是利用计算机来合成真实感图形的一首采样方法【俊的基础技术”⋯。
从光学研究的角度看,光线跟踪方法还是一种测试手段——用来检验研究人本文的工作安排各种环境因素,运用反向跟踪光线的思想去描绘光线在场景中传播的全过程,故机三维动画和计算机三维游戏。从其它科学应用领域的角度来看,光线跟踪程序还可用在以下几个方面:·可作为低车母ㄖ砑美炊酝夹谓泄馍秩荆允股杓迫嗽备·在新兴的科学计算