本文選題：渲染 + RenderMan�。� 參考：《山東大學(xué)》2013年碩士論文

【摘要】：數(shù)字動(dòng)漫與影視產(chǎn)業(yè)是我國(guó)近年來(lái)大力發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。計(jì)算機(jī)3D渲染技術(shù)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。渲染是指從數(shù)字模型生成像素級(jí)圖像的過(guò)程。由模型到圖像的過(guò)程需要對(duì)渲染目標(biāo)計(jì)算顏色,對(duì)渲染目標(biāo)的顏色進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程稱為著色,而光照是著色的根本。自上世紀(jì)80年代可編程著色器被提出以來(lái),可編程著色器就迅速成為了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域里描繪事物材質(zhì)屬性的一種高可靠性和高擴(kuò)展性的工具。光源也同樣需要描述為可編程著色器。 很多三維設(shè)計(jì)人應(yīng)用Autodesk Maya軟件,它是美國(guó)Autodesk公司出品的世界頂級(jí)的三維動(dòng)畫(huà)軟件,可以提供完美的3D建模、動(dòng)畫(huà)、特效和高效的渲染功能。一個(gè)渲染系統(tǒng)常常首先要能提供對(duì)Maya的支持。而對(duì)于Maya光源,各種業(yè)界產(chǎn)品的解釋參差不一。正因如此,一個(gè)渲染系統(tǒng)需要能正確識(shí)別Maya的光源并能被系統(tǒng)用以渲染的著色器。 本文面向《真實(shí)感動(dòng)漫渲染系統(tǒng)研究與應(yīng)用》課題需求,基于RenderMan著色器規(guī)范,建模、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)了光源著色器,與課題組開(kāi)發(fā)的Bleman渲染引擎結(jié)合,可以很好的實(shí)現(xiàn)Maya場(chǎng)景的光照渲染需求。 本文工作內(nèi)容主要分為兩部分： 一是光源的建模。真實(shí)世界的光照非常復(fù)雜,受到光源本身的物理屬性、環(huán)境空氣的多樣因素和場(chǎng)景空間關(guān)系等各種因素影響。在場(chǎng)景設(shè)計(jì)中,這些影響因素的前兩者可以統(tǒng)一歸為光源的屬性,調(diào)節(jié)屬性參數(shù)可以模擬復(fù)雜多變的光照。光源的建模規(guī)定了由光源模型負(fù)責(zé)的計(jì)算任務(wù)、集成了各種屬性參數(shù)對(duì)光源的影響以及由空間關(guān)系決定的傳播或阻斷過(guò)程。場(chǎng)景各處可以使用光源經(jīng)過(guò)模型計(jì)算得到的顏色貢獻(xiàn)。光源模型既需要遵循科學(xué)規(guī)律,其效果又要滿足畫(huà)面設(shè)計(jì)者應(yīng)用經(jīng)典設(shè)計(jì)工具M(jìn)aya而形成的期待。建模中則用到光的朗伯特余弦定理,埃爾米特光滑差值等方法,以及其它渲染產(chǎn)品如3delight的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和公式。 二是著色器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。由模型到著色器的實(shí)現(xiàn)采用RSL(RenderMan Shading Language)。通過(guò)Renderman規(guī)范的RSL編程得到.sl著色器文件,該編程著色器可以為RenderMan規(guī)范編譯器編譯為可執(zhí)行的.sdr可執(zhí)行著色器,結(jié)合大量場(chǎng)景文件進(jìn)行渲染測(cè)試以完善著色器。以C++編程的渲染平臺(tái)系統(tǒng)借助MayaAPI導(dǎo)出必須的參數(shù)到著色器,使得著色器可以直接支持Maya的用戶設(shè)置。為簡(jiǎn)化過(guò)程,不直接導(dǎo)出完整的RSL程序,而是替換為宏語(yǔ)句,在編譯.sl文件時(shí)才從需要的頭文件中讀取相應(yīng)的宏定義。這些宏定義是計(jì)算光的RSL程序,編譯后得到的可執(zhí)行.sdr著色器可以在之后的過(guò)程為渲染引擎調(diào)用。 本文的工作補(bǔ)充了項(xiàng)目組自主研發(fā)的真實(shí)感渲染系統(tǒng),成為渲染著色器庫(kù)的重要組成部分。
[Abstract]:Digital animation and film and television industry is a strategic emerging industry in China in recent years. Computer 3D rendering technology is playing a more and more important role. Rendering is the process of generating pixel-level images from digital models. The process from model to image needs to calculate the color of the rendering object, and the process of calculating the color of the rendering object is called coloring, and illumination is the root of coloring. Since the programmable shader was proposed in the 1980s, the programmable shader has rapidly become a highly reliable and extensible tool in the field of computer graphics to describe the material properties of things. The light source also needs to be described as a programmable shader. Many 3D designers use Autodesk Maya software, which is the world's top 3D animation software produced by Autodesk Corporation of the United States. It can provide perfect 3D modeling, animation, special effects and efficient rendering functions. A rendering system often starts with support for Maya. For the Maya light source, the interpretation of various industry products vary. For this reason, a rendering system needs a shader that correctly recognizes the Maya light source and can be used by the system to render. This paper aims at the research and application of realistic animation rendering system. Based on RenderMan shader specification, modeling, design and realization of light source shader, it combines with the Bleman rendering engine developed by our research group. Maya scene can be very good to achieve the lighting rendering requirements. The work of this paper is divided into two parts: The first is the modeling of light source. The illumination of the real world is very complex, which is influenced by the physical properties of the light source itself, the various factors of the ambient air and the spatial relationship of the scene. In scene design, the first two factors can be classified as the properties of the light source, and the parameters can be adjusted to simulate the complex and changeable illumination. The modeling of the light source specifies the calculation task of the light source model and integrates the influence of various attribute parameters on the light source and the propagation or blocking process determined by the spatial relationship. The light source can be used everywhere in the scene to model the color contribution. The light source model should not only follow the scientific law, but also meet the expectations of the screen designer using the classical design tool Maya. In modeling, the Lambert cosine theorem of light, Hermitian smooth difference and other rendering products such as empirical data and formulas of 3delight are used. The second is the design and implementation of the shader. RSL(RenderMan Shading language is used to realize the model to the shader. The. Sl shader file is obtained by RSL programming in Renderman specification. The program shader can be compiled into an executable. SDR executable shader for the RenderMan specification compiler. A large number of scene files are used to render the shader to perfect the shader. The rendering platform system with C programming can export the necessary parameters to the shader with the help of MayaAPI, so that the shader can support the user setting of Maya directly. In order to simplify the procedure, we do not export the complete RSL program directly, but replace it with macro statement. When compiling the .sl file, we only read the corresponding macro definition from the required header file. These macro definitions are RSL programs that compute light. The compiled executable. SDR shader can be called by the rendering engine in the subsequent process. The work of this paper complements the reality rendering system developed by the project team and becomes an important part of the rendering shader library.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TP391.41

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1901925