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研究生： 顏家民
Jia-Min Yan
論文名稱： 使用圖形處理器即時繪製環境遮蔽
Real-Time 3D Rendering of Ambient Occlusion Using Graphics Processors
指導教授： 張鈞法
Chang, Chun-Fa
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 資訊工程學系
Department of Computer Science and Information Engineering
論文出版年： 2011
畢業學年度： 99
語文別： 中文
論文頁數： 33
中文關鍵詞： 環境遮蔽 、即時繪製光線追蹤 、NVIDIA OptiX 、螢幕空間環境遮蔽
英文關鍵詞： ambient occlusion, real-time rendering, NVIDIA OptiX, ray tracing, SSAO
論文種類： 學術論文
相關次數： 點閱：225  下載：4 
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    • 在電腦圖學領域，全域照明是使用在3D場景中，增加更真實的光影畫面的一群演算法。其中環境遮蔽演算法近似現實世界中，計算光輻射的一種著色法，可以幫助在不會反射的模型上產生較為真實的光線遮蔽率，效果類似在陰天的場景中，呈現比較柔和的陰影。近年來被廣泛的使用在遊戲與美術領域上。
    環境遮蔽最常見的計算方式是使用光線追蹤演算法來實現，但是計算時間相當耗時。2007年Crytek團隊研發SSAO（Screen-Space Ambient Occlusion）演算法使用在遊戲上，這是一種近似環境遮蔽的效果，透過GPU shader產生可接受且即時的畫面，不過品質與速度上仍可以繼續被廣泛研究的方向。
    本論文主要討論諸多環境遮蔽演算法，做一份分析報告，從最原始的概念推廣至現代的近似作法。討論之間的品質、取樣方式與效能差異等等演算方式。實作上使用NVIDIA OptiX光線追蹤引擎實作了兩種程式，其一是accumulative ambient occlusion，其二是modern SSAO演算法，有別於deferred shading的做法。事實上，rasterized graphics確實會比光線追蹤法速度快上許多，但是光線追蹤法可呈現更真實的畫面。在未來的3D圖學，隨著計算量更強大的GPU演進，GPU-based光線追蹤將會被廣泛的使用。

    中文摘要 附表目錄 附圖目錄 第一章 序論 5 1.1 研究動機 5 1.2 研究目的 6 1.3 論文架構 6 第二章　相關研究探討 7 2.1 Interactive Ray Tracing and Global Illumination 7 2.2 Ambient Occlusion Evolution 7 第三章 技術討論 8 3.1 環境遮蔽 (AO) 簡介 8 3.2 螢幕空間環境遮蔽 (SSAO) 簡介光線追蹤演算法 9 3.3 光線追蹤演算法 10 3.4 NVIDIA OptiX 概述 11 第四章 OptiX程式展示 14 4.1 Accumulative Ambient Occlusion 14 4.1.1 Accumulative AO演算法 14 4.1.2 Accumulative AO品質分析 15 4.1.3 Accumulative AO效能分析 16 4.2 Modern Screen-Space Ambient Occlusion (SSAO) 16 4.2.1 原始SSAO 缺點 17 4.2.2 Modern SSAO演算法 17 4.2.3 Modern SSAO品質分析 20 4.2.4 Modern SSAO 效能分析 22 第五章 環境遮蔽分析研究 23 5.1 遊戲使用螢幕空間環境遮蔽的討論 24 5.2 知名環境遮蔽品質與效能分析 24 第六章　結論 28 參考著作 29 附錄A　OptiX程式碼與參數　　　　　　　30

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