软件学报

作者：梁仕宇，高阳，丛宇，郝爱民

单位：梁仕宇，虚拟现实技术与系统国家重点实验室(北京航空航天大学), 北京 100191;西安电子科技大学 计算机科学与技术学院, 陕西 西安 71007111,高阳，虚拟现实技术与系统国家重点实验室(北京航空航天大学), 北京 100191;中国医学科学院 虚拟人体和虚拟手术技术创新单元, 北京 10003202,丛宇，北京众绘虚拟现实技术研究院有限公司, 北京 10130003,郝爱民，虚拟现实技术与系统国家重点实验室(北京航空航天大学), 北京 100191;中国医学科学院 虚拟人体和虚拟手术技术创新单元, 北京 10003204

关键词：次表面散射;半透明材质;真实感渲染;函数拟合;实时渲染

基金：国家自然科学基金(62002010);北京市自然科学基金(4214066);中国医学科学院医学科学创新基金(2019-I2M-5-016);北京市生物医学工程高精尖创新中心(ZF138G1714)

近年来, 随着电影、游戏、虚拟现实应用等对真实感要求的不断提高, 针对人体组织、牛奶等半透明材质的实时渲染变得越发重要. 针对当前大部分次表面散射计算方法难以正确估计散射范围的问题, 提出了一种全新的次表面散射计算方法用以精确表示最大散射距离. 首先, 针对暴力蒙特卡洛光子追踪结果进行模拟, 以得到反射剖面结果. 其次通过多项式模型进行反射剖面拟合, 计算精确着色点处的最大散射范围. 最后, 提出了一种新的重要性采样方案以减少蒙特卡洛所需的采样数, 进一步提高计算效率. 此外, 方法所需的参数仅由着色点上的反射率以及材质平均自由程提供, 以便于灵活调整渲染效果. 实验证明, 所提模型避免了之前对于散射范围的错误估计, 对材质反射率复杂的区域具有更好的渲染精度, 且渲染速率满足实时要求.

来源：2023年第8期

《软件学报》期刊编辑部

查看软件学报杂志2023年第8期