基于GPU的屏幕空间镜头水滴实时渲染-论文.pdf

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1、第24卷第5期计算机技术与发展V01．24No．52014年5月COMPUTERTECHN0L0GYANDDEVELOPMENTMav2014基于GPU的屏幕空间镜头水滴实时渲染叶万方，邵鑫，黄煜。，张建伟’(1．四川大学计算机学院，四川成都610065；2．视觉合成图形图像技术国防重点学科实验室，四川成都610065；3．四川川大智胜软件股份有限公司，四川成都610045)摘要：为了实时模拟真实性高的镜头水滴，提出一种在可编程图形硬件中实现的镜头水滴渲染新方法。首先三维场景被渲染到一张场景纹理，然后在GPU着色器中

2、为镜头水滴产生不规则边缘接触曲线，使用该曲线快速构建水滴的曲面，最后采用曲面的表面信息并根据水滴的光学属性渲染出水滴的折射效果。采用该方法，可以实时地在屏幕上渲染出镜头水滴效果。使用GPU着色器进行渲染，可以在渲染出效果逼真的水滴的情况下，获得实时的帧率。采用光线折射物理方法渲染出的水滴的效果比直接使用纹理贴图方式获得的水滴的效果更逼真。关键词：实时渲染；水滴；屏幕空间；自然特效；着色语言中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1673-629X(2014)05-0011-04doi：10．3969／j．iss

3、n．1673—629X．2014．05．003Real-timeRenderingofScreen-spaceWaterDropsforCameraLensBasedonGPUYEWan—fang，SHAOXin，HUANGYu，ZHANGJian—wei，(1．CollegeofComputerScience，SichuanUniversity，Chengdu610065，China；2．KeyLaboratoryofFundamentalScienceonSyntheticVision，SichuanUniver

4、sity，Chengdu610065，China；3．WisesoftCo．，Ltd．ofSichuanUniversity，Chengdu610045，China)Abstract：OnenewapproachwasproposedtOsimulaterealisticwamrdropsonlensinrealtimeusingtheprogrammablegraphicshard—ware．First．thethree—dimensionalscenewasrenderedtoascenetexture．Then

5、theirregularedgecurvesofwamrdropsOilthescreenwereproducedintheGPUshader．Surfacesofwaterdropswereconstructedquicklybyusingthecurves．LastlytherefractioneffectofwaterdropsWasrenderedbyusingtheinformationofthesurfacebasedontheopticalpropertiesofdroplets．Byusingthis

6、method，canrenderthelenseffectofwaterdropletsonthescreenwithreal-time．UsingtheGPUshaderforrendering，Canobtainreal—timeframerateundertheconditionofrenderingtherealisticwaterdroplets．Thedropletseffectrenderedbylightrefractionphysicalmethodsismorerealisticthanbytex

7、turemappingmethods．Keywords：real-timerendering；waterdrops；screenspace；naturaleffects；shadinglanguageO引言滴的影响和视觉停留来进行雨滴的渲染，可以获得实在实时应用中，比起逼真性通常更优先的考虑渲时而又较逼真的雨滴渲染效果。雨滴滴落在镜头玻染速率。照片级的基于物理公式的自然现象模拟会牺璃上的效果可以增强下雨特效的真实随机的边缘曲牲大量的渲染效率。因此通常在实时应用中，在满足线，而且对场景具有折射扭曲使用不透明的漫反射材质

8、和简单的粒的效果。基于物理的方法，用于在表渲染速率的前提下应尽量去获得更加逼真的自然现象面模拟低运动速率的水滴，并能够产生精确的结果，但模拟。是需要高计算耗时。Kaneda等实现了一种玻璃平面子系统可以逼真地模拟下雪特效口]。使用预计算上水滴的动画。之后，Kaneda等又将其扩展为曲面的雨滴形状和法向量，考虑光线折射、场景中光源对雨上的水滴动画