Abstract
在計算機圖學中, 利用輻射成像法(radiosity) 合成以假亂真的影像, 已 行之有年. 由於其充分考慮物體彼此間能量傳導的效應, 當整個環境的複 雜度增高時, 為求得各物體的輻射熱能解, 便需耗費極大的時間和記憶 體.在輻射成像法中, 最耗時的部份是對輻射分量(form- factor) 的計 算, 欲求得正確的輻射分量, 以模擬實際環境中全影, 半影的現象, 便需 解決物體間的遮蔽問題, ( occlusion) 即物體間的可見性. 本論文乃採 用 Wallace [30]所提出的射線法(ray-casting algorithm) 求得輻射分 量, 以解決早期用半立方體法(hemi-cube) 所造成的失真現象( aliasing), 並大幅降低計算所需的時間. 雖然利用射線法去求得輻射分 量, 在時間上已有顯著的改善, 但仍令人難以忍受. 本論文針對射線法在 決定物體間可見性的特徵, 提出三個加速可見性計算的策略:(1). 依照環 境中各物體間的相關性與所在空間的局部性, 建構一個簡單的階層式資料 結構, 以減低物體間可見性的複雜度和獲得的物體一致性. (2). 藉自隱 藏線消除法(hidden surface removal)的觀念, 將所有物體的表面區分為 背面 (back- face) 和前面 (front-face). 根據直線與實體 (solid object) 若相交必相交於兩點的特性, 及輻射分量的推導公式. 以一個使 用背面去除法(back-face culling) 的前置處理避免不需要的相交測 試. (3). 由對射線法中判斷可見性的研究, 可發現所有可能造成遮蔽現 象的物體都會落在某一個特定的範圍內, 我們稱之為視野(view-volume ). 利用視野截割(view-volume clipping) 的技巧求出所有落在其間的物 體,以加速遮蔽測試.在輻射漸進法(progressive refinement radiosity) 中, 以射線法求輻射分量時, 射出面(shooting patch)上所取得的樣本 點 (sampling point) 個數多寡會嚴重影響頂點亮度的正確性. 但是, 太 多的樣本點會加重可見性測試的負載. 在我們的實作中, 樣本點的個數依 射出面所蘊涵的能量而決定. 結論中的所有測試都在 SGI Indigo/ R3000 上完成. 由實驗所得的數據可顯示出, 利用背面去除法及視野截割 法在執行效率上有重大的改善.