3DSMAX线性渲染引擎的灯光仿真技术研究及应用

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当前,3DSMAX在建筑设计的表现中使用得非常广泛,而在建筑设计的表现中对图像的渲染技术关系到效率和质量的把握,所以对快速渲染的技术研究很有积极的意义。3DSMAX中全局光照渲染和线性渲染的区别在于有无间接光的反射和传递。全局光照渲染既可以计算直接光,同时也计算间接光,尤其是间接光的计算是非常复杂的,它需要计算机执行大量的计算,以至于渲染速度会很慢。在线性渲染中只计算直接光不会计算间接光,直接光的计算比间接光简单很多,它只要计算从光源到到物体受光面的光线路径,所以渲染速度非常快。为了利用3DSMAX线性渲染器快速渲染的算法,来实现效果图的灯光仿真效果,本文的主要工作如下:(1)首先提出灯光仿真的技术是利用线性渲染算法来仿真现实中的灯光光照效果,为了研究出3dsmax中线性渲染引擎灯光仿真的关键技术,本文通过分析和研究基于真实光线物理特性的渲染器的技术、图像的渲染技术以及线性渲染引擎及其灯光系统等,找到线性渲染仿真的关键技术是间接光的模拟。(2)然后从研究线性渲染算法入手,想要达到用直接光来模拟间接光,就需要像画笔一样准确控制每个界面的亮度来塑造形体的真实光照效果。通过大量实践研究,本文巧妙性地提出一种布光技术,先以一种均匀亮度的照明形式通过直接光的渲染算法来塑造大的形体,再利用局部补光形式来增加间接光部分的细节,在图像质量的艺术表现和渲染时间上做到了较大的优化。并在实践效果图制作中对直接光照中产生的间接光进行模拟实现。(3)为了简化对间接光的模拟操作,需要利用插件形式快速布光来提高工作效率。本人对间接光模拟进行了插件设计,在前面所研究的间接光模拟技术的基础上,利用3DSMAX内部的MAXScript程序,以3DSMAX固有标准灯的算法为依据,通过定义插件、编写插件代码等流程来对插件编写制作,其中主要内容包括对单个泛光灯的创建和灯光阵列创建两个大的部分。插件在对比测试使用中,除了直接光需要精心布置外,模拟间接光部分的大量灯光及参数可以通过插件来快速布光,能节省大量时间和精力。(4)最后把基于真实光线物理特性的渲染器VRay作为对比对象就可以得出线性渲染引擎灯光仿真技术的优势。在现阶段建筑设计表现最常用渲染器代表是VRay渲染器,它是基于真实光线物理特性的渲染器,渲染效果接近现实的光照效果,但耗时太大。所以在相同的计算机硬件和软件,渲染同一模型场景的前提下,当渲染效果基本一致的情况下所需的渲染时间做对比,并且进行了测试结果对比分析,最后得出结论线性渲染仿真技术在渲染时间上大大优于VRay渲染器。本文的创新点:(1)巧妙性的利用了直接光照组合的布光形式,并通过直接光的渲染算法来模拟各大界面对主光产生的间接光;(2)利用补光形式来模拟次要直接光产生的间接光,丰富了间接光模拟过程中的细节表现;(3)设计线性渲染引擎灯光仿真的间接光模拟插件,以此来简化对间接光模拟操作的工作量。
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