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MAX渲染算法光线跟踪与光能传递的分析对比

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3Dmax渲染器对比与选择指南：Iray与Redshift

3Dmax渲染器对比与选择指南：Iray与Redshift

3Dmax渲染器对比与选择指南：Iray与Redshift近年来，随着计算机图形技术的迅猛发展，3D渲染成为了设计领域中不可或缺的工具。

在3D渲染软件中，选择合适的渲染器对于设计师来说至关重要。

本文将对目前较为流行的两款3Dmax渲染器进行对比与选择指南：Iray与Redshift。

一、Iray渲染器Iray渲染器是Nvidia公司推出的一款光线追踪渲染器。

它能够模拟光照的传播方式，以及材质表面的光线反射、折射等物理特性，从而产生逼真的渲染效果。

以下是Iray渲染器的特点和优点：1. 光线追踪：Iray渲染器采用光线追踪技术，能够产生高度逼真的图像效果，尤其在材质表面的光线反射和折射上表现出色。

2. 物理材质：Iray渲染器支持物理材质，可以准确地模拟不同材质表面的反射、折射等物理特性，使得渲染结果更真实。

3. GPU加速：Iray渲染器利用GPU进行加速，渲染速度快，可以在较短的时间内生成高质量的渲染图像。

4. 直观易用：Iray渲染器具有直观的用户界面和交互式预览功能，方便设计师对场景进行调整和实时查看渲染效果。

5. 高度可定制：Iray渲染器提供了丰富的参数和设置选项，可以根据需求进行调整和定制。

在使用Iray渲染器时，设计师需要注意以下几点：1. 硬件要求：Iray渲染器对GPU要求较高，需要一定的显卡计算能力才能发挥其优势，因此在选择硬件时需要考虑是否符合要求。

2. 学习成本：虽然Iray渲染器具有直观的用户界面，但其参数和设置较为复杂，需要一定的学习成本。

设计师需要花费时间来熟悉其使用方法和调整参数。

二、Redshift渲染器Redshift渲染器是一款由Redshift Rendering Technologies Inc.开发的GPU加速渲染器。

以下是Redshift渲染器的特点和优点：1. 高速渲染：Redshift渲染器利用GPU加速，具有快速渲染速度，能够在较短的时间内生成高质量的渲染图像。

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2.执行【打开】命令
3.3d Max的场景文件（.max格式）或Character角色文件（.chr格式）。
九．3DS MAX的三种类型建模方法：
多边形建模，面片建模和NURBS建模
十．3DS MAX提供的几何体有哪些？
十一．3DSMAX布尔运算的方式和使用方法：
提供并集、差集、交集3种运算方式。
1.先选择第一个图形，即A图形。
24.定义处理参数：设置整个场景的光能传递处理参数
25.进行光能传递求解：这一步是由计算机完成的，自由计算场景场景中光线的分布
26.优化光能传递处理：在光能传递的求解过程中，可以随时中断计算，重新对不满意的材质或光源进行调节，然后继续进行光能传递求解。
27.【体积光】：该选项作用于所有基本类型的灯光（不能作用于天光和环境光），它应用于泛光灯、聚灯光和平行光，可以制作出光芒、光束及光线等。
6.绘制并复制花茎眼条线，使用圆形，绘制3个花茎的截面，三个附加为一个整体
7.使用横截面命令连接各曲线，
8.调节顶点类型，选择花茎样条线，按下键盘上的“1”键进入其[顶点]子级别·按下CtrI+A选择所有顶点，单击鼠标右键-从弹出的右键四元菜单中选择[平滑]选项．将所有顶点类型设置为[平滑]，这样．花茎就变得圆滑了。
【编辑多边形】修改器的5个子对象修改级别分别是：【顶点】、【边】、【边界】、【多边形】和【元素】。
十五.【车削】修改器主要是为制作轴对称模型而设计的。如苹果、梨、葫芦、瓶子等对象。
十七.材质编辑器的打开方式：
按下主工具栏中的【精简材质编辑器】按钮或按下键盘上的“M”键。材质除了和灯光、环境有紧密关系外，还和渲染器（渲染引擎）有密切关系。
二十二【UVW贴图】修改器，有哪7种贴图坐标方式？

MAX渲染算法光线跟踪与光能传递的分析对比

MAX渲染算法光线跟踪与光能传递的分析对比
ｓｓｅ ｎ ｐｅａ ｏ ｐ ｅ ｆｈａｄｗａ ｅｐｌｔｏ ｍ ｙ ｔｍ ａ ｄ ｏ ｒ ｔ ｎ ｓｅ ｄ ｏ ｒ ｉ ｒ ａ ｒ ｆ 。
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｒａ ｔａ ｅ ； ｄ ｏ ｉ ； ｎ ｅ ｎ ｙ ｒｃ ｒ Ｒａ ｉ ｓ Ｒｅ ｄ ｒ ｇ ｙ ｔ ｉ
关 键词 ： 线跟 踪 ： 能 传递 ： 染 光 光 渲 中 图分 类 号 ： Ｐ ９ Ｔ ３１ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： ０ ９ ３ ４ （０ ８１ － １ ８ — ２ １ ０ — ０ ４ ２ ０ ）６ ２ ２ ４ ０
Ａｎ ｌ ｓｓａ ｄ Ｃｏ ａｙ ｉ ｎ ｍｐ ｒ ｓ ｎ ｏ ｎ ｅ ｉ ｇ Ａｒｔ ｍｅ ｉ ｙ ｒ ｃ ｒ ａ ｄ Ｒａ ｉ ｓｔ ｎ Ｍ ＡＸ ａ ｉｏ ｆＲｅ ｄ ｒｎ ｉｈ ｔｃＲａ ｔ ａ ｅ ｎ ｄ ｏ ｉｙ ｉ
摘 要 ： 线 跟 踪 （ ａ ｔ ｃｒ 与 光 能 传 递 （ ｄｏｉ ） 染 是 ３ 设 计 软 件 中常 用 的 渲 染 方 法 ， 场 景使 用 光 线跟 踪 与 光 能 传 递 渲 染 可 光 Ｒ ｙｒ ｅ ） ａ Ｒａ ｉｓｙ 渲 ｔ Ｄ 时
以 生成 十 分 逼 真 的 光 影 效果 。但 两种 渲 染 算 法 都 需要 进 行 大 量 复 杂的 运 算 ， 其是 光 能 传 递 时 计 算 机 系统 的性 能要 很 高 ， 硬 件 尤 时 平 台的运 算 速 度 和 能 力 都有 很 苛 刻 的 要 求 。
述 单 独 的 曲 面如 何 反 射 或 透 射 灯 光 。 在定 义单 独 的 曲面 如 何 与 局 部 级 的 灯 光相 交互 后 ， 用 ３ ｓ ｘ约定 的扫 描 线 渲 染 系统 ， 着 使 ｄ Ｍａ 在 色 中只 考 虑 直接 来 自于 光 源 的 灯 光 。但 是 ， 了 获 得 更 精 确 的 图像 ， 仅 需 要 考 虑 光 源 ， 时 也 需 要 考 虑 环 境 中 的所 有 曲面 和 对 象 为 不 同

让你彻底弄懂3D设计对电脑配置的一系列影响

让你彻底弄懂3D设计对电脑配置的一系列影响
其实很多做三维的新手都有这个误区，或者以为要ＣＰＵ、内存、显示卡一起升，才提高三维做图的最终渲染速度.......
但实际情况是现在主流的三维软件渲染器，升级ＣＰＵ就够了，预渲染时8600GT和GTX460没有区别。渲染三维和玩电脑游戏是不同的，升级显卡只影响即时演算的速度而已，也就是视图窗口的操作速度，做三维最终渲染速度几乎只靠CPU！！这个是在专业的CG论坛——行业公认的结果
3D
3D
三维制图电脑配置！
总有人问我关于学设计的电脑到底要什么样配置的等疑问，应该花多少钱，是钱花得越多越好，还是配置越高越好。怎么样的配置，显卡，内存，CPU。主板等一系列困扰着每一个学设计的学生。今天在这里就跟大家少做解析下其中的疑惑，希望能给大家更好的理解和今后配置电脑时候的合理选购。。。
这里以3ds Max的图形制作用电脑为例，
下面对机器的各配件对专业的影响进行讲解：显卡：高端低端显卡和专业显卡在3D渲染时几乎无差别。专业显卡的驱动特殊优化过，支持的功能更多，可以在3D制作过程中的实时渲染中看到更多效果而已，我们通常买的显卡都是游戏显卡，主要作用是即时演算游戏里的图形，除了在实时渲染中由于显卡自身多边形处理性能差异而导致画面延迟以外几乎没有任何区别，也就是说你用一块8600GT和一块9800GT来做3D，除了在实时过程中画面转换的速度有些差别以外，其余几乎一样。内存：很多人也认为内存会影响渲染速度，这个观点也不正确，当内存足够用的时候，渲染速度也不会有太大影响。什么是足够用？？一般3D使用是打开场景文件会占用大量内存，场景中的多边形越多，占用内存越大，当你的内存不够用的时候就会出现严重延迟，因为这时候开始调用硬盘空间做虚拟内存了。当你内存满足你的场景文件所需要的量时，渲染的时候除了灯光计算需要比较多的内存以外其余几乎不消耗内存。普通场景一般1G内存够用了。也就是说，对于一个场景的渲染，如果1G内存够了，不会调用硬盘做虚拟内存的情况下，那么就算你加到4G的内存对渲染数度也根本不会有提升。

3D Max 渲染

3D Max 渲染

设置“环境和效果”
使用渲染特效可以为渲染图像添加后期处理效果，像摄影中的景深效果， 灯光周围的光晕、射线等。3ds Max为用户提供了多种渲染特效，各渲染 特效的用途如下。
Hair和Fur：该渲染特效用来渲染添加了毛发的场景，为模型添加“Hair和Fur” 修改器时，系统会自动添加该渲染特效。
镜头效果：利用该渲染特效可以模拟摄影机拍摄时灯光周围的光晕效果，下图 所示为各种镜头效果的渲染效果。
全局超级采样：该区中的参数用于控制是否使用全局超级 采样方式进行抗锯齿处理。使用时，渲染图像的质量会大 大提高，但渲染的时间也大大增加。
对象/图像运动模糊：这两个区中的参数用于设置使用何 种方式的运动模糊效果，模糊持续的时间等。
设置渲染参数
自动反射/折射贴图：该区中的参数用于设置反射贴图和折射贴图的渲染迭代值。 颜色范围限制：该区中的参数用于设置防止颜色过亮所使用的方法。 内存管理：选中“节省内存”复选框后，系统会自动优化渲染过程，以减少渲 染时内存的使用量。
课堂练习——创建“薄雾中的建筑”效果
在本例中，我们将创建薄雾中的建 筑，同学们可通过此例进一步熟悉 设置场景的渲染环境和渲染效果的 操作，以及如何渲染输出场景。
[渲染]-[环境]，为环境添加贴图“tree05.jpg” 然后为场景添加雾效果，以制作场景中的雾；
再为场景添加镜头效果，以制作太阳的光晕； 最后，设置场景的渲染参数进行渲染输出即可。
3.渲染
渲染的方法 设置渲染参数 设置“环境和效果”
渲染的方法
3ds Max为用户提供了多种渲染方法，不同的渲染方法具有不同的用途， 下面介绍几种比较常用的渲染方法。
实时渲染：单击工具栏中的“快速渲染（ActiveShade）”按钮，即可打开实时 渲染窗口（与ActiveShade视图等效）。在实时渲染窗口中，渲染图像随场景的 调整实时更新，便于用户观察场景中材质和灯光的调整效果。

Mental ray的基础介绍

Mental ray的基础介绍

1 Mental ray的基础介绍1）要了解Mental ray的原理首先我们要知道以下几种渲染器算法：常见的软件渲染算法有扫描线，光线跟踪，光能传递3种扫描线算法scan-line：扫描线算法很简单，它的基本思路是把三维场景根据摄像机的设置进行二位投影，然后把投影分割成小块，逐步进行计算的方式。

这种算法最大的好处就是速度快，几乎所有渲染器都支持扫描线算法。

首先，将三维场景中的物体沿摄像机矢量方向的反方向进行投影，并计算z通道，和采样点的颜色信息。

然后利用这些信息最终求出渲染图像中每一个像素的颜色值。

代表软件renderman光线跟踪算法raytracing：光线跟踪的计算方法与现实生活中的成像原理十分相似，它是计算由光源发射的光线，把它看作是无限长的射线，当遇到反射或折射时改变方向，遇到漫反射面或无物体阻挡时结束，在真正计算实则是逆向求解。

这种算法的好处就是能真实地再现物体之间的折射和反射，可以很容易的渲染出照片质量的图片。

代表软件mentalray.光能传递算法Radiosity：是基于真实的热辐射传递公式的算法，它将场景分为许多大小不同的面，逐个计算光线在每个面上辐射的值，经衰减后，再传递到对应的方向的面，如此下去，直到光线的能量低于我们设定的值。

由于这种算法完全以物理学原理为模型，所以效果非常真实，但是速度非常慢，一般只用于静桢。

代表软件maxwell硬件渲染：完全由显卡计算出的画面，多用于粒子的渲染，游戏画面的制作和wed3d。

渲染效果取决于显卡。

代表软件CgFX对渲染算法和渲染器的了解，对工作效率的提高至关重要。

2）Mental ray渲染器的几大模块以Maya2008为例，Mental ray的渲染设置窗口有别于前几个版本，将功能分类的更加详细主要区域分为：品质设置（Quality Presets）、渲染功能(Rendering Features)、反锯齿设置（Anti-Aliasing Quality）、光线追踪设置（Raytracing）、阴影设置（Shadows）、运动模糊（Motion Blur）、焦散和全局光照（Caustics and Global Illumination）、最终聚集（Final Gathering）、渲染诊断（Diagnostics）、渲染设置（Render Options）、帧缓冲（Frambebuffer）、轮廓线（Contours）、毛发转换（Translation）、预览（Preview）、习惯定制（Custom Entities）、环境设置（Environment）如图：图8.1.1-01Mental ray 设置窗口3）其中我们主要学习：焦散和全局光照（Caustics and Global Illumination）、最终聚集（Final Gathering）两个部分。

三维游戏渲染技术中的光照模型优化研究

三维游戏渲染技术中的光照模型优化研究在三维游戏渲染技术中，光照模型是一个非常重要的环节。

准确的光照模型可以使得游戏中的场景更加真实和生动。

在现有的光照模型中，有一些优化的研究可以提升渲染效果和性能。

本文将从优化光照模型的角度进行探讨。

一、光照模型的基本原理在三维游戏中，光照模型的基本原理是模拟光线的传播和相互作用。

传统的光照模型主要分为全局光照模型和局部光照模型两种。

全局光照模型主要考虑光线的间接反射和全局影响。

其中，光线的间接反射通过追踪光线路径并计算光线与物体表面的交点来模拟。

局部光照模型主要考虑光线的直接照射效果，它可以通过计算光线与物体表面的交点并根据光线到交点的距离、交点处的法线以及材质的反射特性来确定最终的颜色。

二、光照模型优化的研究方向在三维游戏中，渲染光照模型会导致大量的计算工作，影响游戏的性能。

因此，优化光照模型成为了一个重要的研究方向。

在优化光照模型时，可以从以下几个方面入手。

1. 加速光线追踪算法光线追踪是全局光照模型中的核心计算过程。

针对光线追踪算法的优化可以提高全局光照模型的计算效率。

例如，引入空间划分数据结构（如kd树等）可以减少与场景中不相关的物体的相交计算，从而加快光线追踪的速度。

此外，还可以通过多线程和并行计算等技术实现光线追踪的并行化，从而充分利用多核处理器的计算能力，提高光线追踪的效率。

2. 减少光照模型中的计算量在局部光照模型中，光线与物体表面的交点计算和材质属性的计算是比较耗时的计算过程。

因此，减少这些计算量可以提高局部光照模型的计算效率。

一种减少计算量的方法是使用预计算技术。

预计算可以在游戏加载时或者离线渲染时进行，将一些复杂的计算过程提前完成，并将结果存储起来。

在游戏进行时，直接读取预计算结果，从而减少实时计算的时间。

此外，还可以通过近似计算等技术减少一些复杂的计算过程。

近似计算可以在保持一定精度的前提下，减少计算量。

这对于一些实时应用来说是非常有意义的。

3damax教学渲染篇


ObjectMultiplier（物体倍增器）：用于单独控制场景中的物 体反射的光线级别，默认为1.0。只有在Bounces（光线反弹） 值大于等于2的情况下，此项设置才有明显的效果。 SkyLight（天光）：左侧的开关用于设置照明追踪是否对天光 进行再聚集处理（场景可以包含不止一个天光ห้องสมุดไป่ตู้，默认为开启。 右侧的数值用于放缩天光的强度，默认为1.0。 Color Bleed（颜色渗出）：用于控制颜色渗出的强度。光线 在场景物体间反射时通常会产生颜色渗出的结果。只有在 Bounces（光线反弹）值大于等于2的情况下，此项设置才有明 显的效果。 Rays/Sample（光线／采样）：设置每Sample（采样点）或像 素所折射的光线数量。增加该值能够提高图像的平滑程度，但 也增加渲染时间；降低该值图像会出现颗粒（噪波），但渲染 时间也相应减少，默认值为250。通常做第一次草图级别预览 时，应当降低该值和Filter Size（过滤尺寸）值。 Color Filter（颜色过滤）：过滤所有照射在物体上的光线， 设置为白色以外的颜色时，可以对全部效果进行染色，默认为 白色。
Filter Size（过滤尺寸）：以像素为单位的过滤尺寸设置主 要用于降低噪波的影响。可以将它理解为是对噪波进行的涂抹 处理，从而使图像看起来更加平滑，在关闭Adaptive Undersampling（适配进一步采样）选项，Rays/Sample（光线 ／采样）值比较低的情况下操作更为明显。 Extra Ambient（附加环境色）：当设置为黑色以外的颜色时， 它将作为附加的环境光颜色添加到物体上，默认为黑色。 Ray Bias（光线偏移）：光线偏移类似于光线跟踪阴影中的光 线跟踪偏移，能够调节光反射效果的位置，从而纠正渲染时产 生的错误，如物体的阴影投射到自身时所产生的扭曲，默认值 为0.03。 Bounces（反弹）：用于设置追踪光线反弹的次数。增加该值 能够增加颜色渗出的程度，降低该值能够加快渲染速度，但图 像的精确程度会降低，亮度会很暗。高的取值意味着允许更多 的光线在场景中穿梭，从而产生更为明亮和精确的图像，但花 费的渲染时间也更多。默认的值为0，这种情况下Light Tracer（照明追踪）会忽略计算体积光，但场景中存在诸如玻 璃之类的透明物体时，大于0的取值会大大增加渲染的时间。

autodesk max动画师试题

1.在工具栏中有些按钮的右下角有个三角形标记，它所代表的含义是________。

A.表示该按钮必须在有对象处于选择状态时才可使用。

B.表示该按钮同时具有多个功能。

C.表示该按钮是此版本的新增功能。

D.表示按住这个按钮稍停片刻后，会弹出各种相关的隐藏工具。

2.如图所示，把对象沿X轴正方向移动40个单位，应该在图示框内输入________。

A.-80B.0C.40D.以上都不对3.如图所示，怎样操作才能显示出被隐藏的命令按钮？A.将鼠标箭头停放在含有隐藏命令的按钮上，稍停片刻。

B.在含有隐藏命令的按钮上点击并按住鼠标左键，稍停片刻。

C.用鼠标中键点击含有隐藏命令的按钮，稍停片刻。

D.用鼠标右键点击含有隐藏命令的按钮。

4.当主工具栏的某些工具按钮不能完全显示时，让其显示出来的最快捷方法是________。

A.重新启动3ds Max软件。

B.安装最新版本的3ds Max软件。

C.删除3dsmax.ini文件后重新启动3ds max软件D.依据实际情况提高屏幕的分辨率。

5.关于3ds Max插件下列说法错误的是_______。

A.所有的3ds Max插件都应安装在3ds Max根目录下的plugins目录下。

B.3ds Max的插件一般都是由不同的公司进行开发的，主要为3ds Max开发插件的公司有Digimation、Chaosgroup、Afterworks等。

C.常见的3ds Max插件有V-Ray渲染器、Brazil巴西渲染器等。

D.Cebas公司的插件一般放在3ds Max根目录下的Cebas目录下。

6.ds Max插件有很多种类型，一般根据类型的不同，扩展名也不同，同时在3ds Max中出现的位置也不同。

一般情况下，根据其扩展名可以知道将来使用时在那里能找到它。

扩展名为.DLO的插件应该位于_________位置中。

A.［工具（Utilities）］命令面板B.［修改（Modify）］命令面板C.［创建（Create）］命令面板D.［材质编辑器（Material Editor）］中7.3ds Max中每安装一个插件，都会占去一部分资源，因此在3ds Max中提供了插件的选择加载控制，可以有效地控制各插件的使用，它在3ds Max的位置在_________。

3DSMAX四大渲染器的基本介绍

四大渲染器的基本介绍：Mental Ray（简称MR）Mental Ray是早期出现的两个重量级的渲染器之一（另外一个是Renderman），为德国Mental Images公司的产品。

在刚推出的时候，集成在著名的3D动画软件Softima-ge3D中，作为其置的渲染引擎。

正是凭借着Mental Ray高效的速度和质量，Softima-ge3D一直在好莱钨电影制作中作为首选的软件。

相对于另外一个高质量的渲染器Renderman来说，Mental Ray 的渲染效果几乎不相上下，而且其操作比Renderman简单地多，效率非常高。

因为Renderman渲染系统需要使用编程的技术来渲染场景，而Mental Ray一般来说只需要在程序中设定好参数，然后“智能”地对需要渲染的场景自动计算，所以Mental Ray 有了一个别名“智能”渲染器。

Mental ray是一个专业的3D渲染引擎，它可以生成令人难以置信的高质量真实感图象。

现在你可以在3D Studio的高性能网络渲染中直接控制Mental ray 。

它在电影领域得到了广泛的应用和认可，被认为是市场上最高级的三维渲染解决方案之一。

大名鼎鼎的德国渲染器mental ray，是一个将光线追踪算法推向极致的产品，利用这一渲染器，我们可以实现反射，折射，焦散，全局光照明等其他渲染器很难实现的效果。

BBS的著名全动画科教节目《与恐龙同行》就是用mental ray渲染的。

逼真的实现了那些神话般的远古生物。

Mental ray是个老牌渲染器，从2.0版本开始就置在softimage 中，至今发展的非常成熟，为许多电影成功实现了视觉特效。

他是除了Pixer Renderman之外拥有最广泛用户的电影级渲工具。

其庞大的用户群体和广泛的技术支持，是远非Final Render和Barzil这一类渲染新贵可比。

近几年推出的几部特效大片，《绿巨人》，《终结者2》，《黑客帝国2》等都可以看到他的影子。

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Ｇｌｏｂａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 展卷栏设置相应的参数。另外， 使用光线跟踪贴图可以替代光线跟踪材质， 用
图 １ 光能传递处理过程
在不适宜使用光线跟踪材质的地方。光能传递在 ＭＡＸ 中是一种高级光照解决方案， 大类灯光， Ｓｔａｎｄａｒｄ 和 Ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ。这两种光源实现光能传递基本是一致的， 只不过在某些控制选项
·如果第二个曲面也是反光的或透明的 ， 则重复光线跟踪过程 ， 以 此 类 推 ， 直 到 达 到 迭 代 的 最 大 次 数 或 没 有 更 多 的 相 交 曲 面 为 止。
光线跟踪算法的应用非常广泛， 因为它可以建立多种照明效果的模型。它可以精确地实现直接照明的全局照明特性、阴影、镜 面反射（ 比如镜子） 以及通过透明材质的折射。光线跟踪的主要不足在于即使对中等复杂的环境它也可能处理得非常慢。光线跟踪 的另一个不足之处在于， 这种算法对全局照明非常重要的特性， 即漫反射的相互反射计算的不是非常精确， 只有直接来自于光源自 身的灯光才被精确考虑。因此， 光线跟踪图像通常看起来过于平面化， 尤其是在建筑环境的渲染上， 这些建筑环境通常来说大部分 都是漫反射曲面。在 ３ｄｓ Ｍａｘ 中， 光线跟踪可以指定为全局性渲染光源投射阴影的方法， 也可以有选择的用于使用光线跟踪材质的 对象上， 这些材质将光线跟踪指定为其着色选项。
２ 光线跟踪及处理过程
光线跟踪（ Ｒａｙｔｒａｃｅｒ） 算法对在场景中运动的数以亿计的光子中进行识别， 它跟踪从屏幕中每个像素进入 ３Ｄ 模型的反向光线。 要使用光线跟踪创建图像， 对于计算机屏幕上的每个像素执行下列步骤：
·光线是通过眼睛的位置反向跟踪的， 通过监视器上的像素， 直到它与一个曲面相交。从材质的属性中可以知道曲面的反射率， 但此时仍然不知道到达曲面的灯光量。
１ 局部照明和全局照明
两个常规的光线传递算法为： 局部照明和全局照明。它们用于描述曲面如何反射和透射灯光， 通过数学算法预测离开曲面的灯 光的强度、颜色和分布， 与材质属性相结合， 确定曲面是具有塑料外观还是金属外观、或它是平滑的还是粗糙的。局部照明算法只描 述单独的曲面如何反射或透射灯光。在定义单独的曲面如何与局部级的灯光相交互后 ， 使用 ３ｄｓ Ｍａｘ 约定的扫描线渲染系统， 在着 色中只考虑直接来自于光源的灯光。但是， 为了获得更精确的图像， 不仅需要考虑光源， 同时也需要考虑环境中的所有曲面和对象 与灯光如何相互影响。例如， 某些曲面阻挡灯光， 并在其它曲面上投射阴影； 某些曲面很有光泽， 在它们上面会看到其它曲面的反 射； 某些曲面透明， 我们会透过它们看到其它曲面； 而且有些曲面会将灯光反射到其它曲面上。如果综合考虑模型中曲面间光线的 传输方式、反射与折射等因素的渲染算法称作全局照明。光线跟踪和光能传递就是 ３ｄｓ Ｍａｘ 提供的作为其产品级渲染系统的两种全 局照明算法。
４ 光线跟踪与光能传递性能对比
光线跟踪与光能传递是两种不同的渲染算法， 它们在 ＭＡＸ 中的实现方法也是不一样的。对
光线 跟 踪 而 言 ， 可 以 通 过 材 质 编 辑 器 赋 予 场 景 中 模 型 Ｒａｙｔｒａｃｅ 材 质 ， 即 可 给 该 模 型 设 置 局 部 光
线 跟 踪 参 数 。 如 果 对 场 景 全 局 应 用 光 线 跟 踪 ， 则 可 以 选 择 Ｒｅｎｄｅｒ Ｓｃｅｎｅ－ Ｒａｙｔｒａｃｅｒ－ Ｒａｙｔｒａｃｅｒ
降， 显然是在网络负载不能同时保证视频流和背景业务的带宽需求时， 牺牲了一部分背景业务量以保证视频流的低丢弃率。
图 ５ ＭＰＥＧ－ ４ 丢包率的对比图
４ 结束语
流媒体在传统的尽力而为网络上的应用经常会受到数据包丢失或错误以及网络带宽资源不足的干扰， 使得接收方很难得到较 好的播放效果。本文基于区分服务的基本思想， 建立了一种适合流媒体传输的区分服务模型， 该模型能够使高优先级数据流（ 实时 流媒体数据流） 在传输过程中占用更多的带宽。仿真结果表明： 在带宽受限的情况下能有效的提高视频流的传输质量。
如何达到真实世界逼真的光影效果一直是计算机图形渲染所追求的目标。在 ３ｄｓ Ｍａｘ 中创建的 ３Ｄ 模型包含有每个对象的材 质和场景中的照明的信息。在创建几何体模型的计算机图形图像过程中的任务决定每个像素的颜色， 使用的颜色基于模型信息和 指定的视点（ 摄像机） 。模型中曲面上任一指定点的颜色都是曲面的物理材质属性和照明灯光的函数。因此， 材质和灯光在视觉处理 中扮演着很重要的角色。材质的属性决定了模型的颜色、透明度、反射和折射； 灯光用于场景的照明， 光线太强或光线不足我们都看 不到任何东西。光线跟踪与光能传递分别在材质与灯光方面提供了更具有真实感的优化解决方案。
１２８４
唐一东
人工智能及识别技术
３ 光能传递及处理过程
光能传递（ Ｒａｄｉｏｓｉｔｙ） 算法能够很好的解决光线跟踪算法的不足。它综合考虑 了 光 线 传 递 的 四 种 形 式 ： 非 漫 反 射 面— ——漫 反 射 面、非 漫 反 射 面— ——非 漫 反 射 面 、漫 反 射 面— ——漫 反 射 面 、漫 反 射 面— ——非 漫 反 射 面 。 光 能 传 递 是 一 种 与 视 点 无 关 （ ｖｉｅｗ－ ｉｎｄｅｐｅｎ－ ｄｅｎｔ） 的全局照明（ ｇｌｏｂａｌ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ） 算法， 它模拟场景中漫反射表面间的光能传递过程。假定所有到达物体表面（ ｓｕｒｆａｃｅ） 的光线都 会被反射回场景中， 这样场景中所有可见的物体都能发出光线或反射光线， 光能在场景的表面间可以互相传递。它不仅决定场景中 每个像素的颜色， 也计算环境中所有曲面的强度， 通过计算分布在从每个网格元素到其它网格元素的灯光量， 为网格的每个元素保 存最终光能传递值。物体表面间光的能量传递遵循以下光能传递方程：
·确定总体照明， 从相交点开始跟踪光线到环境中的每个光源（ 阴影光线） 。如果到达光源的光线未被其它对象阻挡， 则来自光 源的灯光用于计算曲面颜色。
·如果相交的曲面有光泽或是透明的， 则必须要确定在要处理的曲面中或通过这一曲面能看到什么。前两步在反射（ 在透明的 情况下， 则是透射） 方向反复执行， 直到遇到另一曲面。后续相交点的颜色也用于计算原始点的颜色。
上略有不同， 同时注意场景尺寸、灯光亮度的正确范围、自然光的模拟、材质的反射度、曝光控制等问题。
通过下面的表格对两种算法加以对比：
（ 下转第 １３０２ 页）
１２８５
图 ３ ＭＰＥＧ－ ４ 端到端平均时延的对比图
图 ４ ＭＰＥＧ－ ４ 平均吞吐量的对比图
图 ５ 是实时丢包率的对比图， 每 １ 秒计算一次系统的丢包率， 从图 ５ 可以看出区分服务下的流媒体数据流丢包率有很大的下
Ｂｉ＝Ｅｉ＋ｐｉ∑ＢｊＦｉｊ Ｂｉ－ 表面 ｉ 的辐射度， Ｂｊ－ 表面 ｊ 的辐射度。 Ｅｉ－ 表面 ｉ 的发射率， ｐｉ－ 表面 ｉ 的反射率。 Ｆｉｊ－ 表面 ｊ 相对于表面 ｉ 的形状因子。 从方程可以看出， 从一个物体表面辐射出来 的 光 能 （ Ｂｉ） 等 于 该 表 面 本 身 发 出 的 光 能 （ Ｅｉ） 加 上 从 其 它 表 面 发 射 到 该 表 面 且 被 该 表面发射的光能（ ｐｉ∑ＢｊＦｉｊ） 。很显然， 场景越复杂、模型越多或是模型被细分为很多网格， 需要计算的表面数量就非常庞大， 将耗费大 量的运算时间。当场景中应用了贴图 ＢｕｍｐＭａｐｉｎｇ、大气（ 大气中的微粒散射在理论上应计算入光能传递之内） 等效果后， 计算复杂 度将大得无法用普通的计算机计算， 这也是光能传递只适宜渲染静帧作品而不适宜渲染动画的原因。 光能传递解决方案阶段包括初始质量， 细分以及像素重新收集三个阶段。 ·初始质量： 在初始质量阶段， 场景中漫反射光线的分配本质上是模拟真实光子运动来计算的。应用统计学的方法来选择分布 在空间中具有真实分布代表性的光子进行光子传递计算。由于使用了统计学的取样过程 ， 巨大数量的光线使用了近似值。在初始质 量阶段， 场景灯光水平的总体面貌已经确定了， 结果可以在视窗中交互式的显示。初始质量阶段运行重复的过程， 在对话框的进程 工具中可以显示。 ·反复细分： 因为在初始质量阶段取样的随机性， 场景中一些 细 小 的 面 或 者 网 格 元 素 可 能 错 过 足 够 的 光 线 照 射 （ 或 者 没 有 任 何 光线照射） 。这些细小的面仍然保持黑暗， 结果表现的是与其它面不一致或者黑斑。为了减少这些瑕疵， 细分阶段每个表面元素都将 “重 新 收 集 光 线 ”。 细 分 可 以 执 行 细 分 整 个 场 景 或 者 细 分 被 选 择 的 场 景 。 ·像素重新收集： 在细分阶段以后， 仍然可能在场景中出现可见的瑕疵， 这是由于原本模型的拓扑结构决定的。这些瑕疵有时候 以黑洞或者是亮斑的形式出现。为了避免这些模型缺陷造成的瑕疵， 第三个可选择的细分阶段作为像素重新收集出现在图像渲染 的时候。这包括一个为图像的每一个像素最终“重新收集”的过程。重新收集会增加相当大的时间来渲染最终的图像 ， 但是它仍然具 有产生出最细致的没有瑕疵的图像的可能。 上面的处理过程可用图 １ 表示： 光能传递过程最初的两个阶段出现在光能传递过程的初级处理阶段， 第三个阶段在最终的 渲染中使用。在最初两个阶段中， 可以在任何时候开始和停止进程。这可以用作估测中间阶段的 结果或者提高所期望的精确水平。举例来说， 可以暂停 ５０％初始质量的阶段， 跳到细分阶段。然 而， 一旦进入了细分阶段， 就不能继续进一步修改基本质量， 除非你重新进入解决方案。
ＭＡＸ 渲染算法光线跟踪与光能传递的分析对比
王玉敏， 孙大鑫， 孙占臣
（ 空军航空大学， 吉林 长春 １３００２２）
摘要： 光线跟踪（ Ｒ ａｙｔｒａｃｅｒ） 与光能传递（ Ｒ ａｄｉｏｓｉｔｙ） 渲染是 ３Ｄ 设计软件中常用的渲染方法， 对场景使用光线跟踪与光 能 传 递 渲 染 可 以生成十分逼真的光影效果。但两种渲染算法都需要进行大量复杂的运算， 尤其是光能传递对计算机系统的性能要求很高， 对硬件 平台的运算速度和能力都有很苛刻的要求。