真实感图形中光线跟踪算法及其加速技术的研究

• 作 者: 张少帅
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 光线跟踪 光照明模型 递归 阴影生成 包围盒

随着硬件技术和计算机图形学的高速发展，真实感图形绘制技术已经在各个领域中得到广泛应用，已经成为计算机图形学的一个重要内容。光线跟踪算法是真实感图形绘制技术的主要算法之一，其原理简单，能够方便的实现和生成具有比较真实视观效果的各种各样的场景。它是利用几何光学原理模拟光在场景中的传播过程，通过光照明模型计算物体表面的颜色亮度值，产生具有反射、透明、高光、阴影等光照效果的场景图片。目前，光线跟踪技术在仿真模拟、几何造型、广告影视及指挥控制等众多领域都得到了广泛应用。本文在对光线跟踪算法的基本方法和各种加速技术进行分析研究的基础上，开发了一个基于光线跟踪算法的真实感图形绘制系统，实现了真实感场景的显示。针对该系统，本文重点对以下几方面进行了研究：首先讨论了光线与物体的几何求交，并通过避免无效求交对算法进行改进；其次详细介绍了阴影的生成过程及其应注意的问题；第三，介绍了系统采用的加速技术及其应用的效果。最后，针对系统开发中遇到的图形失真问题进行了讨论，提出了初步解决方法。