光线追踪毕业论文

光线追踪毕业论文

1、首先礼貌问好：老师，您好，我是您毕业论文带的学生。

2、简单介绍自己的论文：我的论文水平还不是很好，有很多的缺陷，我会努力改进的！

3、虚心问教：以后可能经常会麻烦老师，还请别介意，最后就是感谢老师的指导！

和指导老师探讨时，需要注意的事项：

1、熟悉内容，携带纸笔、论文底稿和一些必要的参考资料等。

2、图表穿插，直观的表达观点。

3、要有自信意识，克服怯场心理，消除紧张情绪，尽量放松，语速不要太快。

4、在答辩时，学生要注意仪态与风度 ，目光移动 ，体态语辅助。

5、发言提纲的准备。时间控制，答辩前应对将要答辩的内容有时间上的估计。

6、陈述论文内容时，应尽量紧扣主题、言简意赅。

7、回答问题过程中，要简明扼要，层次清晰，并留有余地。

8、回答问题后，要认真听取答辩老师的评判和意见，总结论文写作中的经验教训。

哪些电影用到了光线追踪技术?

　　只有阿凡达和丁丁历险记，其他都是光栅化技术
　　目前游戏没有真正的光线追踪技术，只有伪技术，通过多光源系统来代替第一次，第二次（更多次就没办法了）光反射形成的亮区，即把比如被阳光照到的室内的墙壁当成光源，照射室内其他物体比如靠近被阳光照到的墙壁的地板会更亮一点点并且逐渐变暗，这样已经十分逼真了
　　第一次看到DOOM III中卫生间摇曳灯光下怪物满屋拖动的阴影时，你是否有一种惊为天人的震撼？这就是赋予阴影正确数学关系之后的结果。shadow volume通过计算光源与物体之间的放射角度来构筑阴影的形状，因为考虑了Occlusion的关系，shadow volume第一次在数学层面上还原了主光线-物体-阴影三者正确的位置和交互关系。通过数学关系的对应，光源的移动可以被直接反映到阴影上。
　　但问题是真实影子也绝对不可能像切蛋糕那样把光亮的区域以及黑暗的区域一分为二。透过物体的边缘，应该会有更多的光线进入阴影边缘才对。即我们需要阴影边缘柔和（soft shadow）
　　于是程序员们开始引入各种看上去精美和谐的算法来处理soft shadow的问题。傅里叶级数、非线性函数逼近、卷积定理、切比雪夫不等式……这些一般用户一辈子绝对不可能看到3次以上的名字开始浸入到阴影处理的各个环节。他们每一个都有着华美的外表以及优美的内涵，在解决阴影边缘单个像素的比较和颜色问题时显得极其精巧和谐。
　　但待处理的像素显然不止一个，对于每一个阴影边缘的像素，上面那些过程都要被重复最少一次，有些像素还可能会被重复很多次直到结果正确为止。于是在这些算法身上，数学最简单的暴力堆积效果被放大到了无法被忽视的高度。
　　实现了soft shadow的阴影依旧是不正确的，阴影的边缘虽然因为更多的光线流入而显得更加柔和，但这些光线依旧仅出自同一个光源而已。真实的场景中光源显然不止一个，任何场景内物体表面的反射和漫散射都可以成为一个新的光源，这些经过反射和散射的光不可能不对阴影产生影响。
　　不同场景、不同视角中次生光源产生的光照根本就不可能在事先被全部估计到，因此透过预先设计纹理事先阴影的效果的手段自然也就全无成功的可能了。
　　既然不能预先设计，那我们就把处理的过程放进实时的游戏中吧。于是，程序员们再次开始了对全局间接光照特效的数学关系研究。先后出现的GI和Photon Mapping等操作方式硬件计算能力的消耗都过于巨大或者效果不佳，直到crytek公司在SGI2007会议上递交了一篇名为《Finding Next Gen – CryEngine 2》的论文，全局间接光照的实用化才拉开了帷幕，这篇论文中crytek提出了一个全新的处理方式——Screen-Space Ambient Occlusion，简称SSAO。这个操作的难度和复杂性应该是个人都可以想象出来了。
　　数学终于褪去了她美丽的伪装，彻底显露出了他丑陋野蛮人的本来面目。方程组是美丽的，但美丽的数学方程组如果从1个变成1000个，你还会觉得她很美丽很精巧么？变成10000个呢？100000个呢？2304000个呢？当然，在未来的路上还有光线追踪再等待着我们。也许随着未来光线追踪的引入，那么就会有更可怕的数学运算量，硬件根本无法接受，
　　阿凡达就是因为光线问题让大型计算机组计算了数百万个小时才得到了两个半小时的电影，比如变形金刚3也是如此，上万片机器人零件，需要不同角度的光线，阴影渲染然后拼成骨架再次渲染完全是可怕的数学运算
　　比如《阿凡达》和NVIDIA有关，只不过主角换成了Tesla GPU计算服务器和一个专门新开发的光线追踪引擎。为《阿凡达》负责视觉特效的是来自新西兰惠灵顿、著名导演彼得·杰克逊创建的Weta Digital(威塔数字)，片中800多个细节惊人的CG人物和大量逼真场景正是他们制作出来的，而且他们还是NVIDIA的长期客户。
　　2009年3月，Weta首席技术官Paul Ryan、渲染调研负责人Luca Fascione和NVIDIA Research高级架构师Jacopo Pantaleoni走到了一起，探讨《阿凡达》的特效制作问题。Paul Ryan指出，在整个CG视觉特效历史上，《阿凡达》第一次把需要的三角形数量从百万级别提高到了十亿级别，他们也对光线效果有自己独到的看法，因此需要一个全新的、灵活的光线追踪渲染方案。
　　Jacopo Pantaleoni之后便在Weta公司的新西兰总部驻扎了几个月，帮助他们开发了一个预行计算光线追踪引擎，处理《阿凡达》的几十亿个三角形。他们为其取名“PantaRay”，源自希腊格言“panta rhei”(万物流动)。从非专业语言解释，这个引擎大大加速了CG制作和渲染过程，让Weta可以使用更少的时间创建更加复杂的场景。比如电影中有一个场景，从直升机上看到大群紫色的外星人飞跃水面，背景是森林覆盖的群山，使用PantaRay只花了一天半的时间就预行计算完成了，而此前的渲染方法会耗时长达一周。

极地地区积雪和冰盖的太阳能加热和融化

我们星球的极地地区正在经历快速变化，包括冰/雪范围的减少以及对极地环境的相应影响（Barry和Hall-McKim，2018）。在太阳辐射的夏季定期加热下，大面积冰雪堆积的行为是由于各种物理过程的相互作用而无法很好地理解的问题之一。

有许多关于纯雪和污染雪的光谱特性以及含有气泡和一些颗粒内含物的光散射冰盖的研究论文。然而，只有少数出版物专注于模拟积雪或冰盖中的辐射和传导热组合。人们应该记得Brandt和Warren（1993）早期研究的有趣发现，该研究涉及积雪中短波太阳辐射的相对深度穿透以及通过将热红外辐射发射到雪的最顶面上的空间的夜间辐射冷却。“固态温室”一词被认为是这些有趣现象中的第一个。利斯顿和温瑟（2005）也讨论了热量深入到积雪中的渗透。特别是，他们报告说，与南极洲沿海积雪覆盖地区的表面相比，地下产生的融水大约是其七倍。

Dombrovsky等人（2019）和Dombrovsky和Kokhanovsky（2019，2020a，b，c）最近的论文的主要目标是为积雪和光散射冰盖中的太阳辐射转移和相关瞬态传热提供一个近似但完整且可靠的计算模型。这些论文中开发的物理模型，分析解决方案和计算程序非常通用，可用于解决与雪或冰的太阳能加热相关的各种问题。这些期刊论文中报告的主要结果在 Thermopedia 关于极地地区冰雪的太阳能加热的后续文章中进行了讨论。

应该指出的是，太阳辐射不仅加热雪或冰，而且还负责其他重要的物理过程。换句话说，不仅吸收辐射的功率很重要，而且辐射的光谱组成也很重要，辐射在雪或冰中穿透到一定深度。特别是，微藻的生命周期，以及在积雪或冰盖的表面层中形成气泡，自然与穿透太阳辐射的光谱有关（Hill等人，2018）。

此外，一般来说，吸收辐射的光谱组成与雪或光散射冰的一种或另一种形态的形成之间存在物理反馈（Williamson等人，2020）。人们也不应该忘记部分被雪反射的紫外线（UV）太阳辐射。紫外线辐射可能导致危险的疾病，如恶性黑色素瘤（Elwood和Jopson，1997;雷查德， 2020;Amaro-Ortiz，2014）。眼睛对紫外线辐射的损害也很敏感，这可能导致白内障（Balasubramanian，2000;Ayala等人，2000年）。上述情况意味着光谱辐射传输是首先应该解决的主要问题。在此之后，例如，人们可以专注于瞬态传热问题或光合作用的研究，或者例如冰层中气泡形成和生长的过程。

选择求解辐射传递方程（RTE）的方法基于两个假设。首先，假设所谓的传输近似可用于单散射相位函数（Dombrovsky和Baillis，2010;Dombrovsky，2012）。在多重散射的情况下，传输近似足够精确，这是雪和散射冰中辐射转移的典型特征。

请注意，在有关辐射强度的角度依赖性的更复杂的问题中，使用两步模型来求解RTE。在该解决方案的第一步中，采用Dombrovsky等人（2006）建议的双通量法（在非折射主体介质的情况下）或改进的双通量近似（在折射宿主介质的情况下）来确定传输RTE的右侧。之后，使用光线追踪过程解决RTE。这种组合方法通常足够准确。它成功地用于解决各种辐射转移问题（Dombrovsky，2019）。幸运的是，在组合解决方案的第二步中，没有必要计算积雪和冰盖的太阳加热和融化。