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随着个人计算机的普及以及计算机图形软硬件技术的飞速发展,使用计算机观看电影、进行游戏已经成为人们重要的娱乐方式之一,而人们对视觉效果的要求也越来越高。因此,计算机图形学中的实时绘制渲染技术和真实感绘制技术显得尤为重要。真实感绘制技术和实时绘制技术所面对的模型数据和光照渲染需要非常庞大的计算量,因此对于3D图形渲染技术的研究由CPU编程转向了GPU编程方向。GPU发展经历了固定式不可控渲染管线发展到当前的可编程渲染管线,并相应的开发了可对渲染管线进行编程的高级语言(HLSL,CG,GLSL),使程序员在制作渲染特效时可以更加灵活的按照自己的意愿进行各种渲染操作。光照渲染作为真实感绘制技术中的重要组成部分在各项应用中都发挥着及其重要的作用。例如,在电影后期制作中,要制作非常炫目的光照特效就需要应用光照渲染技术;又如建筑师在设计建筑时可以预先通过对计算机中虚拟的建筑先进行光照渲染模拟,以使建筑内能达到很好的采光效果;再如,在3D游戏中,必要的光照渲染可以为为玩家营造身临其境的逼真游戏体验。例如今年上市的《古墓丽影9》、《生化危机6》、《孤岛危机3》等游戏大作,无一不给玩家提供了豪华的视觉盛宴。但是,要渲染出高仿真度的光照效果,需要进行大量的数据采样,例如对金属车漆进行光照渲染时就要对车漆材质的各种属性进行测试采样,包括双向反射分布函数等,这就给开发者添加了十分繁重的工作量。因此,如何利用已有的经验模型和资源,在不进行测试采样的前提下将光照渲染效果做得更加逼真方面的研究具有非常重要的意义和使用前景。
本文研究了基于shader编程的金属车漆光照渲染。分析了不通过测试采样而是使用经验模型进行金属车漆渲染的难点所在;通过使用法线贴图技术解决了求取顶点法向量的问题;设计了分层式金属车漆渲染方案;通过对经验光照模型车漆渲染效果和运算速度的对比,为分层式金属车漆渲染方法中的不同材质层面选择出最适合的光照模型,并作出分层渲染的实现;使用环境贴图技术将渲染效果做的更加逼真。