[发明专利]一种真实感天空的实时渲染方法

权利要求书

1.   一种在流处理器上针对真实感天空实时渲染的高效方法，其特征在于所述方法为：

本发明采用分析模型实现天空光照的计算，该模型采用公式(1)作为特征函数

      (1)

式中，为地平线附近的亮度梯度参数，为散射相关参数，和为角度。

2.通过对五个参数设置不同的值，可以实现15种常规天空光照模型.依据上述模型，天空中任一观察方向上的辉度由上述的特征函数和天顶处的辉度决定，具体由公式(2)计算

              (2)

式中为天顶处的辉度，采用Y表示辉度是基于CIE的标准和下面提到的xyY颜色空间。

3.在夜空渲染中，计算月球等天体以及其它因素对天空光照影响. 夜空的光照主要来自月光、太阳的间接光照、黄道光、气辉以及少量来自于银河系的漫射光和慧星等的光照. 当给定月相角和距离时月球的辐照度为公式(3)

   (3)

式中，为月球的半径，为太阳到达月球表面的辐照度，为地球到达月球表面的辐照度，常数为满月时的平均反照率，。

4.夜空中星体的照度是由天文学中的视星等决定的，给定夜空中任一星体，其视星等由公式(4)计算

         (4)

式中，是星光到达地球时的辐照度，反之给定某星体的视星等，其辐照度由公式(5)计算

             (5)。

5.一种新颖的色调重现算法. 真实感渲染的目的是使渲染出的场景与观察者看到的真实场景一致，因而尽管光照结果是按照真实场景中的光照计算出来的，但是最终由显示设备输出的渲染结果与观察者看到的真实场景仍然有一定的差距，这主要是由于显示设备的局限性造成的.辐照度是场景亮度的重要特性，但是人眼对不同波长的光敏感性是不同的，更重要的是，人眼对亮度在时空上的变化比对亮度的绝对值更敏感.设真实场景的辉度为，人眼观察到的辉度为，则人眼观察到的真实场景亮度由公式(6)计算

    (6)

式中，和为真实场景的调节函数，分别为由公式(7)定义

     (7)

假设显示设备的辉度为，人眼观察到的辉度为，显示设备的亮度可由公式(8)计算

     (8)

由于色调重现是保持人眼观察到的显示设备输出的亮度与观察到的真实场景的亮度一致，即，因而得到公式(9)

          (9)

对于给定的显示设备，设其伽马校正值为，其帧缓存的值为，则辉度可由公式(10)计算

         (10)

因而可计算帧缓存的值

         (11)

式中，为显示设备的环境辉度，为显示设备的最大辉度，又称作色调重现的操作符，其值应箝位在[0,1]范围内，最终的色调重现操作符由公式(12)计算

(12)

在所要求的权利要求中本权利项最为重要。