基于重要性采样的三维云光照模型的研究

系统仿真学报 ›› 2016, Vol. 28 ›› Issue (1): 57-62.

基于重要性采样的三维云光照模型的研究

谢永华^1,2, 袁复兴¹, 王畅¹

1.南京信息工程大学计算机与软件学院,南京 210044;
2.南京信息工程大学江苏省网络监控中心,南京 210044

收稿日期:2014-08-29 修回日期:2014-10-14 发布日期:2020-07-02
作者简介:谢永华(1976-),男,江苏靖江,教授,研究方向为模式识别、基于内容的图像检索技术、气象数据三维可视化技术;袁复兴(1989-),男,江苏徐州,硕士生,研究方向为图像处理、三维可视化。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61375030); 国家863计划项目(2011AA7123032B)

Research of 3D Cloud Illumination Model Based on Importance Sampling

Xie Yonghua^1,2, Yuan Fuxing¹, Wang Chang¹

1. School of Computer and Software, Nanjing University of Information science and Technology, Nanjing 210044, China;
2. Jiangsu Engineering Center of Network Monitoring, Nanjing University of Information and Technology, Nanjing 210044, China

Received:2014-08-29 Revised:2014-10-14 Published:2020-07-02

摘要/Abstract

摘要： 针对目前三维云的模拟过程中光照模型实现复杂、绘制效率低等问题,在多次前向散射光照模型的基础上提出了一种光照模型计算方法去解决光照模型中积分问题;针对多重散射光照模型中相位函数过于简单,不利于云的真实渲染的问题,优化现有相位函数,增强云的真实感。该方法通过对积分区间进行重要性采样解决光照积分计算过程中均匀采样效率过低的问题并结合两种相位函数实现了对云的渲染。实验结果表明：该方法在保证绘制质量的基础上提高了绘制速度,无论在效率上还是绘制效果上都更好地展示了云的物理特性,取得了很好的显示效果。

关键词: 光照模型, 相位函数, 重要性采样, 多次散射, 三维云渲染

Abstract: Currently existing 3D cloud simulation illumination models were confronted with the shortcomings such as complexity of implementation and low rendering efficiency. Herein a calculation method for illumination model based on importance sampling was proposed; Aiming at the problems of the old phase function, a new phase function was proposed to improve the rendering efficiency and quality. By the design of the importance function, the method did importance sampling in integrated interval and combined two phase functions to render the cloud. The results of the simulation show that the presented method has enhanced the rendering speed with the guarantee of rendering quality. The result of the visualization can display the physical characters of the cloud both in rendering efficiency and quality, ensuring perfect visual effect.

Key words: illumination model, phase function, importance sampling, multiple scattering, three dimensional cloud rendering

中图分类号:

TP317.4

谢永华, 袁复兴, 王畅. 基于重要性采样的三维云光照模型的研究[J]. 系统仿真学报, 2016, 28(1): 57-62.

Xie Yonghua, Yuan Fuxing, Wang Chang. Research of 3D Cloud Illumination Model Based on Importance Sampling[J]. Journal of System Simulation, 2016, 28(1): 57-62.

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