题目：微结构表面复杂场景全局光照算法研究

    全局光照是真实感绘制的一个重要组成部分，它能够提高场景的渲染质量，对于真实再现场景的光影效果具有重大意义。真实世界中存在多种微结构物体，他们的表面凹凸不平，对于光线的传播影响很大，会表现出自遮挡、自阴影、间接光照等光照效果。准确模拟微结构表面光照对于提高场景的真实感至关重要。

    论文主要研究基于方向光辐射度的微结构表面全局光照绘制，针对多面光源、多微结构物体的复杂场景微结构表面直接光照、全局光照以及微结构单元内的全局光照展开了研究，主要包括以下内容：

（1）研究并实现了一种微结构表面直接光照绘制方法。本文给出方向光辐射度，将传统面片的标量辐射度转换为矢量的方向光辐射度。针对点光源和面光源分别进行直接光照收集，并使用基于纹理贴图的方法对微结构表面进行渲染。本文方法通过少量的预计算，在低精度模型表面即可绘制出高精度模型微结构表面的直接光照，并且适用于复杂光源。

（2）研究并实现了一种微结构表面全局光照绘制方法。将方向光辐射度拆分为入射方向光和出射方向光，利用出射方向光的各向异性，使用低精度模型模拟高精度模型的光能传输，并在光能传输中对出射方向光进行能量重分配，实时更新方向光辐射度。本文方法可以在低精度模型预计算时间内计算出带有微结构表面物体间的全局光照。并使用GPU强大的并行计算能力，加速预计算及渲染效率。

（3）研究并实现了一种微结构单元内的全局光照实时绘制方法。基于微结构单元的大小要远小于微结构面片的大小，在高度图域上预计算当前点与其他点的可见性，得出各个入射方向光的全局光照权值，存储于纹理中。渲染时，根据纹理坐标，直接获取权值并计算全局光照。本文方法能够较好地模拟微结构单元内部的全局光照效果，增强了微结构表面全局光照绘制效果的真实感。将权值存储于纹理，使微结构单元内全局光照的计算不依赖于模型本身而是依赖于高度图及表面反射材质，并且将数据作为纹理可以用于多种场景。