臺灣博碩士論文加值系統

預先計算輝度轉換(Precomputed radiance transfer, PRT)能夠在物體表面以非常高的質感以及非常高的效率現週遭環境低頻且較遠的光線來源的反射。PRT因為考慮物體每一個表面點單獨受到四面八方光線的影響，因此所呈現的明暗效果非常平滑，同時此光照技術也能夠考慮每一個表面點光源被物件其他部分遮住的情形以及受到其他物件反射光線之影響，因此能夠表現從來無法以及時運算呈現的自身陰影與反射光。PRT相關論文皆以頂點為單位進行計算，這樣的條件造成面數少的模型使用PRT的效果受到相當大的限制，因此本論文將PRT結合法向量貼圖(normal mapping)技術，可使得低面數模型也能具有非常高的細節表現。

Precomputed radiance transfer (PRT) encodes realistic global lighting effects from distant, low-frequency light to the model efficiently. PRT considers all incident lighting from the upper hemisphere on each point of the surface resulting in smooth shadow. In this method, by considering the way light source is blocked by other objects and how it reflect on object surfaces, one can create self-shadowing and self-interreflection effects. The original PRT store transfer information in the vertices which leads low resolution models to have less detail than high resolution ones. In this study, the author proposes a method which combines PRT and normal mapping to bring high detail to low resolution models.

謝誌 I
摘要 II
英文摘要 III
目錄 IV
圖次目錄 VI
表次目錄 VII
第一章 緒論 1
第一節 簡介 1
第二節 研究動機與目的 2
第二章 文獻探討 3
第一節 繪圖管線(Graphics rendering pipeline) 3
一、 應用程式 3
二、 幾何程序 4
(一) 世界座標系統轉換(world transformation)和視點座標系統轉換(view transformation) 4
(二) 光照 5
(三) 投影 6
(四) 裁剪 6
(五) 螢幕座標轉換 6
三、 光柵器 7
第二節 可程式化硬體 8
第三節 頂點著色器 10
第四節 像素著色器 10
第五節 預先計算光輝轉換(Precomputed Radiance Transfer, PRT)技術 11
一、 光照模式 11
二、 二向性反射分佈函數(Bidirectional Reflectance Distribution Function, BRDF) 12
三、 正交基底函式(Orthogonal Basis Functions) 13
四、 球諧波函數(Spherical Harmonic, SH) 15
五、 SH 投影 16
六、 SH 函數特性 17
七、 蒙地卡羅積分 17
八、 法向量貼圖(Normal mapping) 18
第三章 研究方法 19
第一節 研究方法 19
第二節 使用工具之介紹 20
第四章 PRT實作 21
第一節 繪圖公式(The Rendering Equation) 21
第二節 SH 光照 21
第三節 陰影 23
第四節 遮罩 24
第五節 頂點(Per-vertex) PRT 27
第六節 像素(Per-pixel) PRT 30
第七節 結果 35
第五章 結論與未來研究方向 39
參考文獻 40

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