级联体素纹理优化的VCT全局光照算法

"基于级联体素纹理的VCT全局光照算法" 本文研究了一种针对大规模场景的全局光照渲染的高性能算法，名为“基于级联体素纹理的VCT全局光照算法”。该算法解决了传统全局光照计算由于计算量巨大而导致的实时性问题，尤其适用于虚拟现实应用中的大规模环境。 首先，算法在体素化阶段引入了级联体素纹理结构，这是一种创新的场景光照信息表示方法。级联体素纹理结构通过减少内存消耗并提供各向异性处理，大大提升了处理大规模场景的速度和质量。这种结构优化了场景数据的存储方式，使得内存占用显著降低，同时保持了高分辨率的光照信息，提高了渲染效果。 其次，在光照计算阶段，该算法采用了一种改进的圆锥追踪滤波器。圆锥追踪是VCT算法的核心部分，用于模拟光线在场景中的传播和反射。改进的滤波器提升了光照注入和反射光计算的效率，这意味着可以更快地计算出复杂的光照效果，如阴影、镜面反射和漫反射，且能保持良好的视觉真实感。 此外，算法还改进了场景的体素化更新策略。传统的体素化过程可能随着场景变化频繁更新，导致性能下降。通过优化更新策略，算法在保持画面质量的同时，显著提高了运行时的帧率，确保了实时渲染的需求。 实验结果显示，该算法在内存占用和计算速度上都明显优于传统的VCT算法，尤其是在处理大规模场景的全局光照计算时，实现了实时性要求。这一成果对于虚拟现实领域的实时渲染技术具有重要意义，不仅提升了用户体验，也为未来的高性能光照计算提供了新的解决方案。 关键词：虚拟现实；大规模场景；实时全局光照；级联体素纹理；体素圆锥追踪 中图分类号：TP391.41 文献标志码：A 文章编号：1001-3695（2020）02-058-0578-06 doi：10.19734/j.issn.1001-3695.2018.06.0573 此研究由国家自然科学基金（51679058）和中国高等专项研究基金（20132304110018）资助。作者张菁（1965-），女，教授，博士，主要研究方向为虚拟现实和医学图像处理；王鹤（1994-），女，硕士，研究方向同上；张晓东（1993-），男，硕士，研究方向为虚拟现实。