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计算机图形学的核心目的之一就是利用计算机产生赏心悦目的真实感图形。因此,真实感图形学作为计算机图形学的重要分支,长期活跃在科学研究和图形学应用的舞台上。
光线跟踪算法是生成真实感图形的主要算法之一。由于该算法原理相对简单,并且能生成各种逼真的视觉,因而在计算机辅助设计等领域得到了最为广泛的应用,具有广阔的应用前景。
但是,光线跟踪算法所需的计算量十分庞大。与此同时,人们对于计算机在视觉感受方面的要求也越来越高,这就需要研究更多更逼真的真实感图像绘制算法,更快更好地绘制出更具真实视觉感受的计算机图形,也就是实现具有最大真实感的景物模拟。
在研究了真实感图形学的相关理论的基础上,本论文着重对利用光线跟踪算法实现真实感图形绘制和显示的有关问题进行了研究,包括光照明模型、消隐算法、光线跟踪的加速技术、纹理映射技术。在3.3.2节中,提出了加速基于光线跟踪算法的真实感图形绘制的光照明缓存器算法。
最后,基于光线跟踪算法,采用了光照明缓存器算法加速阴影的生成,利用POV-Ray实现了复杂室内场景的真实感绘制,实现了较好的绘制效果。通过实验结果的对比、分析验证了:光照明缓存器算法使基于光线跟踪算法的真实感图形绘制效率得到了一定的提高。在深入研究MATLAB矩阵文件的基础上,通过编程实现了MATLAB矩阵文件格式向POV-Ray场景文件的转换,针对一个矩阵文件test,将会产生一个test.inc文件和一个test.pov文件,实现了基于光线跟踪的面模型绘制,并对实验结果进行分析。