估算參與介質(zhì)接收到的光量的方法及相應(yīng)的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于估算非均勻參與介質(zhì)（10）的點(diǎn)M（34）所接收到的光量的方法，所述光由光環(huán)境發(fā)射。為了優(yōu)化所需的計(jì)算時(shí)間，該方法包括以下步驟：為第一點(diǎn)集合中的每個(gè)點(diǎn)（401至40n），估算表示所述所考慮的點(diǎn)和限定介質(zhì)（10）的第一表面（40）之間沿多個(gè)特定光發(fā)射方向（421至427）的光衰減的第一值，以及通過將第一光強(qiáng)度減少值投影在球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中來估算第一投影系數(shù)，估算表示點(diǎn)（34）和第二表面（41）之間沿方向（421至427）的光衰減的第二值，所述第二表面包括點(diǎn)（34）的鄰域中的某些點(diǎn)（402、403、414、415），使用第一投影系數(shù)和第二光強(qiáng)度減少值估算由所述點(diǎn)所接收的光量。
【專利說明】估算參與介質(zhì)接收到的光量的方法及相應(yīng)的設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及合成圖像組合物領(lǐng)域,更具體地，涉及在非均勻(heterogeneous)的參與介質(zhì)中光的散射(擴(kuò)散)模擬的領(lǐng)域。本發(fā)明也落入天然組合物的特殊效果的范疇。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，存在模擬在參與介質(zhì)，諸如例如霧、煙、灰塵或云中的光的擴(kuò)散的不同方法。所述參與介質(zhì)對應(yīng)于由空氣中的顆粒組成的介質(zhì)，所述空氣中的顆粒與光相互作用以特別地修改其路徑和強(qiáng)度。
[0003]參與介質(zhì)可細(xì)分為兩部分，即諸如水的均勻介質(zhì)和諸如煙或云的非均勻介質(zhì)(homogeneous media)。在均勻參與介質(zhì)的情況下，以分析的方式來計(jì)算由光源發(fā)射的光的衰減是可能的。事實(shí)上，由于其均勻性，這些介質(zhì)在該介質(zhì)的任何位置處都有諸如光吸收系數(shù)或光擴(kuò)散系數(shù)常數(shù)的參數(shù)。相反，在非均勻參與介質(zhì)中，光的吸收和散射(擴(kuò)散)特性從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)變化。因而，模擬光在這樣的非均勻介質(zhì)中的擴(kuò)散所需的計(jì)算的代價(jià)是非常大的，因此，不可能分析地和實(shí)時(shí)地計(jì)算由非均勻參與介質(zhì)所散射(擴(kuò)散)的光量。此外，不擴(kuò)散的介質(zhì)(也就是說該介質(zhì)的擴(kuò)散是各向異性的)，由該介質(zhì)所擴(kuò)散的光量也根據(jù)光的擴(kuò)散方向(也就是說，人觀察該介質(zhì)的方向)各不相同。因此，估算擴(kuò)散的光量的計(jì)算必須針對人觀察該介質(zhì)的每個(gè)方向反復(fù)進(jìn)行，以獲得對該介質(zhì)的逼真的呈現(xiàn)。
[0004]為了產(chǎn)生非均勻參與介質(zhì)的實(shí)時(shí)顯示，有些方法進(jìn)行表示該非均勻參與介質(zhì)的某些參數(shù)的預(yù)先計(jì)算。雖然這些方法非常適合于，例如，工作室用于后期制作，并提供良好品質(zhì)的顯示，但是這些方法不適合于實(shí)時(shí)互動(dòng)概念和非均勻參與介質(zhì)的組合物的情況。例如，這種方法在由微軟公司提出、并于2008年12月31日公布的專利申請W02009/003143中描述。W02009/003143申請的發(fā)明主題的是用于呈現(xiàn)非均勻介質(zhì)的實(shí)時(shí)軟件并且描述了采用徑向基函數(shù)的一種解決方案。不過，這個(gè)解決方案不能被視為實(shí)時(shí)呈現(xiàn)解決方案，因?yàn)楸仨氃诰€下對參與介質(zhì)應(yīng)用一些預(yù)處理操作以便能夠計(jì)算表示將被用于畫面合成實(shí)時(shí)計(jì)算的介質(zhì)的投影系數(shù)。
[0005]隨著(特別是以三維(3D)形式的)互動(dòng)模擬游戲和應(yīng)用程序的出現(xiàn)，感受到對非均勻介質(zhì)提供逼真的顯示效果的實(shí)時(shí)模擬方法的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的這些缺陷中的至少一個(gè)。
[0007]更具體地，本發(fā)明的目的是對為了形成在非均勻參與介質(zhì)中光的擴(kuò)散的逼真的實(shí)時(shí)顯示、所需的計(jì)算時(shí)間和/或所需的計(jì)算功率進(jìn)行優(yōu)化。
[0008]本發(fā)明涉及一種估算由非均勻參與介質(zhì)(10)的點(diǎn)M所接收的光量的方法，所述光由包括多個(gè)光源的光環(huán)境發(fā)射。該方法包括以下步驟:
[0009]選擇所述介質(zhì)中的某些點(diǎn)以形成所述介質(zhì)的第一點(diǎn)集合，所述第一集合包括點(diǎn)M:[0010]對所述第一集合中的每個(gè)點(diǎn)，估算表示所考慮的點(diǎn)和第一表面之間沿多個(gè)特定光發(fā)射方向的光衰減的多個(gè)第一光強(qiáng)度減少值，所述第一表面限定所述介質(zhì)，
[0011]估算表示點(diǎn)M和第二表面之間沿多個(gè)特定光發(fā)射方向的光衰減的多個(gè)第二光強(qiáng)度減少值，所述第二表面包括屬于第一集合的點(diǎn)M的鄰域的某些點(diǎn)，
[0012]對所述第一集合中的每個(gè)點(diǎn)，通過將所述第一光強(qiáng)度減少值投影在球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中來估算第一投影系數(shù)，所述第一投影系數(shù)表示在所考慮的點(diǎn)處光強(qiáng)度的減少，以及
[0013]使用估算的第一投影系數(shù)和多個(gè)第二光強(qiáng)度減少值，估算點(diǎn)M所接收的光量。
[0014]根據(jù)特定的特征，該方法包括使用對所述第二表面的點(diǎn)估算的第一投影系數(shù)，估算由屬于第二表面的第一集合中的每個(gè)點(diǎn)所接收的光量的步驟。
[0015]有利地，該方法包括估算第二表面和多個(gè)特定的光發(fā)射方向之間的交點(diǎn)的步驟，當(dāng)該交點(diǎn)不屬于第一點(diǎn)集合時(shí)，通過內(nèi)插由屬于第一點(diǎn)集合的第二表面的至少兩個(gè)點(diǎn)所接收的光量來估算由交點(diǎn)所接收的光量。
[0016]根據(jù)特定的特征，該方法包括通過在所述球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中投影第二光強(qiáng)度減少值來估算第二投影系數(shù)的步驟，所述第二投影系數(shù)表示在點(diǎn)M處光強(qiáng)度的減少，使用所述估算的第一投影系數(shù)和所述估算的第二投影系數(shù)來估算點(diǎn)M所接收的光量。
[0017]有利地，所述第一和第二光強(qiáng)度減少值的估算通過對特定光發(fā)射方向采樣來實(shí)現(xiàn)。
[0018]根據(jù)特定的特征，該方法包括在球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中估算第三投影系數(shù)的步驟，所述第三投影系數(shù)表示光環(huán)境中的一組點(diǎn)的入射亮度。
[0019]根據(jù)另一特征，該方法包括在球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中估算第四投影系數(shù)的步驟，所述第四投影系數(shù)表示所述介質(zhì)的第二點(diǎn)集合的相位函數(shù)。
[0020]有利地，所述方法包括從點(diǎn)M所接收的光量估算點(diǎn)M所擴(kuò)散的光量的步驟。
[0021]根據(jù)特定的特征,使用光線行進(jìn)(ray-marching)算法方法對點(diǎn)M所擴(kuò)散的光量進(jìn)行的估算。
[0022]根據(jù)另一特征，第一投影系數(shù)和第二投影系數(shù)被存儲(chǔ)在與至少一個(gè)圖形處理器相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器的表中。
[0023]本發(fā)明還涉及被配置以估算由非均勻參與介質(zhì)(10)的點(diǎn)M所接收的光量的設(shè)備，所述光由包含多個(gè)光源的光環(huán)境發(fā)射，所述設(shè)備包括:
[0024]從所述介質(zhì)中選擇某些點(diǎn)以形成所述介質(zhì)的第一點(diǎn)集合的部件，所述第一集合包括點(diǎn)M,
[0025]對所述第一集合中的每個(gè)點(diǎn)，估算表示所考慮的點(diǎn)和第一表面之間沿多個(gè)特定光發(fā)射方向的光衰減的多個(gè)第一光強(qiáng)度減少值的部件，所述第一表面限定所述介質(zhì)，
[0026]估算表示點(diǎn)M和第二表面之間沿多個(gè)特定光發(fā)射方向的光衰減的多個(gè)第二光強(qiáng)度減少值的部件，所述第二表面包括屬于第一集合的點(diǎn)M的某些鄰域點(diǎn)，
[0027]對所述第一集合中的每個(gè)點(diǎn)，通過在球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中投影第一光強(qiáng)度減少值來估算第一投影系數(shù)的部件，所述第一投影系數(shù)表示在所考慮的點(diǎn)處光強(qiáng)度的減少，以及
[0028]使用估算的第一投影系數(shù)和多個(gè)第二光強(qiáng)度減少值，估算由點(diǎn)M所接收的光量的部件。[0029]根據(jù)特定的特征，該設(shè)備包括通過在所述球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中投影第二光強(qiáng)度減少值來估算第二投影系數(shù)的部件，所述第二投影系數(shù)表示在點(diǎn)M處光強(qiáng)度的減少，使用估算的第一投影系數(shù)和估算的第二投影系數(shù)來估算由點(diǎn)M所接收的光量。
[0030]有利地，該設(shè)備包括在球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中估算第三投影系數(shù)的部件，所述第三投影系數(shù)表示光環(huán)境中的一組點(diǎn)的入射亮度。
[0031]根據(jù)特定的特征，該設(shè)備包括在球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中估算第四投影系數(shù)的部件，所述第四投影系數(shù)表示所述介質(zhì)的第二點(diǎn)集合的相位函數(shù)。
[0032]本發(fā)明還涉及一種包括程序代碼指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行該程序時(shí)，所述程序代碼指令執(zhí)行所述用于估算非均勻參與介質(zhì)中點(diǎn)M所接收的光量的方法的步驟。
[0033]本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)部件，用來存儲(chǔ)用于執(zhí)行所述用于估算非均勻參與介質(zhì)中點(diǎn)M所接收的光量的方法的一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]閱讀下面的描述，將會(huì)更好地理解本發(fā)明，并且其他具體特征和優(yōu)點(diǎn)也會(huì)出現(xiàn)，該說明參照附圖，其中:
[0035]圖1圖解地示出根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的擴(kuò)散光的非均勻參與介質(zhì)，
[0036]圖2A和圖2B示出根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的包含幾種光源的光環(huán)境，
[0037]圖3圖解地示出根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的一種用于估算由圖2A和圖2B中的光環(huán)境點(diǎn)亮、由圖1中介質(zhì)接收和擴(kuò)散的光量的方法。
[0038]圖4圖解地示出根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的估算圖1中的介質(zhì)的一組點(diǎn)中每個(gè)點(diǎn)處的投影系數(shù)的方法，
[0039]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)估算所接收的光量的方法的設(shè)備，
[0040]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，在圖5的設(shè)備中實(shí)現(xiàn)的、估算在圖1中介質(zhì)的一點(diǎn)處接收的光量的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0041]圖1示出非均勻參與介質(zhì)10，例如云、霧或煙。參與介質(zhì)是一種由眾多吸收、發(fā)射和/或擴(kuò)散光的懸浮顆粒組成的介質(zhì)。以其最簡單的形式，參與介質(zhì)只吸收光線，例如，從光源11，諸如例如太陽所接收的光。這意味著通過介質(zhì)10的光被衰減了，衰減程度取決于介質(zhì)的密度。介質(zhì)是非均勻的，也就是說，該介質(zhì)的物理特性，諸如，例如組成該介質(zhì)的顆粒的密度，在該介質(zhì)中從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)變化。由于參與介質(zhì)由與光交互的小顆粒組成，入射光，也就是根據(jù)方向ω?η110從光源11接收的光不僅被吸收，它也被擴(kuò)散了。在具有各向同性擴(kuò)散的參與媒體中，光線在各個(gè)方向上均勻地?cái)U(kuò)散。在各向異性擴(kuò)散的參與介質(zhì)中，例如在圖1中所不的云10,光的擴(kuò)散取決于光的入射方向ω in110和光的擴(kuò)散方向ω_120之間的角度。在介質(zhì)10的點(diǎn)Μ13處，在擴(kuò)散方向ω_120上所擴(kuò)散的光量由下面的公式計(jì)算:
[0042]Q (Μ，ω out) =D(M).σ s.ρ (Μ, ωου?, ω J.Lri (Μ, ω J 公式 I[0043]由所述介質(zhì)的點(diǎn)M13擴(kuò)散、到達(dá)位于方向ω_120的空間中的點(diǎn)C的觀察者12的眼睛的光量，即由點(diǎn)M擴(kuò)散并被介質(zhì)10在路徑M-P上衰減的光量，點(diǎn)P位于介質(zhì)10和觀察者12方向上的方向的交點(diǎn),則所述光量是:
[0044]LP(M, Cdollt) = Q(M, i,jout).expip -酬公式 2 其中:
[0045].03是該介質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)，
[0046].σ a是該介質(zhì)的吸收系數(shù)，
[0047].σ t= σ s+ σ a是該介質(zhì)的消光系數(shù)，
[0048]#D(M)是該介質(zhì)在給定點(diǎn)的密度，由于介質(zhì)10是非均勻的，該密度從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)變化，
[0049].p(M, oout, ω?η)是描述來自入射方向ω in的光如何在點(diǎn)M處的擴(kuò)散方向ω out處被擴(kuò)散的相位函數(shù)，
[0050].Lri (Μ, ω?η)是來自入射方向ω ini 10在點(diǎn)M處減少的光強(qiáng)度，并表示衰減后到達(dá)點(diǎn)M的入射光量，所述衰減是由于在介質(zhì)10中的分段K-M上的光軌跡，K為介質(zhì)10和入射光線《inllO之間的交點(diǎn)，并且它的值是:
[0051]eXpIM -D(s)atds 公式 3
[0052].exp-{M -Oismds —表示由于沿路徑Pl5到M13的吸收和擴(kuò)散的被擴(kuò)散的亮度衰減。
[0053]公式2使得可以計(jì)算由點(diǎn)M擴(kuò)散，并且到達(dá)位于方向的觀察者12的眼睛的光量。為了計(jì)算由看向方向《_的觀察者所接收的光量，則有必要將位于軸的該介質(zhì)所有點(diǎn)(即位于分段P-Mmax的點(diǎn))的`所有貢獻(xiàn)加起來，P和Mmax是介質(zhì)10和方向ω out120之間的兩個(gè)交點(diǎn)。則這個(gè)由于簡單的擴(kuò)散從方向ω_120到達(dá)P15的總擴(kuò)散亮度是:
[0054]L(P, ωοη?) = ζηαχ Lp {Μ, uimit)dM 公式 4
[0055]由于光不在介質(zhì)10外被衰減，這里假定覆蓋C-P路徑的光不被衰減。
[0056]通過合并以作為方向的半徑上的位于P和Mmax之間的所有點(diǎn)的貢獻(xiàn)，來獲得這個(gè)總擴(kuò)散亮度。這樣的積分方程一般不能分析地解決，更不能用于所擴(kuò)散的光量的實(shí)時(shí)估算。該積分通過使用被稱為光線行進(jìn)的方法進(jìn)行數(shù)字化計(jì)算。在該方法中，積分域被離散成多個(gè)大小為Sm的間隔并得到下面的公式:
[0057]KPt COout) ^ Σρη?αχ Lp (Μ, ωοιι?)δΜ 公式 5
[0058]有利地，所述非均勻參與介質(zhì)10是三維的元素，為了清楚起見，在圖1中以二維平面方式示出。
[0059]根據(jù)一種變型，介質(zhì)10由多個(gè)光源，例如1000，100，000或1，000，000個(gè)光源點(diǎn)売。
[0060]圖2Α和2Β示出包括幾個(gè)光源23、24和25的光環(huán)境2。在圖2Α和圖2Β中，相同的附圖標(biāo)記用于相同的元素。圖2Α更具體地示出了被三個(gè)光源23、24和25照亮的兩點(diǎn)Α21和Β22。點(diǎn)Α21被沿方向ω 1Α211的第一光源23、沿方向ω2Α212的第二光源24和沿方向ω3Α213的第三光源25照亮。點(diǎn)Β22被沿方向ω1Β221的第一光源23、沿方向ω2Β222的第二光源24和沿方向ω3Β223的第三光源25照亮。由于具備多個(gè)光源,這樣復(fù)雜的光環(huán)境所造成的問題是，由于在光源和該介質(zhì)中的一個(gè)點(diǎn)之間的光的方向?qū)υ摻橘|(zhì)中的每個(gè)點(diǎn)都不同，在對介質(zhì)中的對入射光的估算的計(jì)算方面代價(jià)非常大。事實(shí)上，由所述第一光源23發(fā)射的光所采取的方向?qū)和B是不同的，由第二光源24發(fā)射的光所采取方向?qū)和B是不同的，并且由第三光源25發(fā)射的光所采取方向?qū)和B是不同的。為了解決這個(gè)問題，根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，如圖2Β所示，通過使用環(huán)境映射方法做出對來自多個(gè)遠(yuǎn)程光源的光的估算。不是一方面考慮點(diǎn)A和B之間光的確切的方向，另一方面(如圖2a所示)考慮光源23、24、25，被稱為環(huán)境映射的方法認(rèn)為光環(huán)境2所有的光源23、24和25相對于點(diǎn)A和B分別位于光學(xué)無限遠(yuǎn)處。可以以這種方式來認(rèn)為由光源23、24或25發(fā)射的光所采取的方向是相同的，而與所考慮介質(zhì)的點(diǎn)A和B無關(guān)。由于分離點(diǎn)A和B的距離導(dǎo)致的視差影響以這種方式被忽略。將點(diǎn)A連接至所述第一光源23的方向ω 1Α211被認(rèn)為是與將點(diǎn)B連接至所述第一光源23的方向ω1Β221是相同的。以相同的方式，將點(diǎn)A連接至所述第二光源24的方向ω2Α212被認(rèn)為是與將點(diǎn)B連接至所述第二光源24的方向ω2Β222是相同的，以及，將點(diǎn)A連接至所述第三光源25的方向ω3Α213被認(rèn)為是與將點(diǎn)B連接至所述第三光源25的方向ω3Β223是相同的。
[0061]根據(jù)一種變型，光環(huán)境包括兩個(gè)或多于三個(gè)光源，例如1000,100, 000或1,000,000 個(gè)光源。
[0062]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，由介質(zhì)10擴(kuò)散的光量的估算方法，所述光來自包括若干光源31、32和33的光環(huán)境3。如同已經(jīng)關(guān)于圖1所描述，由介質(zhì)10在點(diǎn)M處擴(kuò)散的光是由介質(zhì)10從光源11 (或環(huán)境光3)接收的光的衰減和由介質(zhì)10所接收的這個(gè)衰減的光量的擴(kuò)散的組合物。最初，參照圖3，估算表示從光環(huán)境3中接收的光在介質(zhì)10中的衰減的公式I的項(xiàng)。要做到 這一點(diǎn)，圍繞點(diǎn)Μ34的球面Ω被采樣。對于來自中心M的球面Ω每個(gè)方向ω，沿由M和所述介質(zhì)的外部之間組成的路徑的光的衰減使用下面相當(dāng)于公式
(3)的公式來估算:
_-Κ(ω) ^ ' j
[0063], (j)J = 0XpJw —D{sjcJtds 公式 6
[0064]其中，R(Μ, ω)是根據(jù)方向ω在點(diǎn)Μ13處的光強(qiáng)度的衰減，并且表示衰減后到達(dá)點(diǎn)M處的入射光量，
[0065]D(S)是所述介質(zhì)的密度，
[0066]σ t是所述介質(zhì)的消光系數(shù)，對應(yīng)于該介質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)Os和該介質(zhì)的吸收系數(shù)σ a 之和(σ t=o s+o a)D
[0067]K35是所述介質(zhì)10和沿方向ω離開點(diǎn)M的該介質(zhì)10的外部之間的交點(diǎn)。
[0068]公式6提供對于給定的方向ω在一個(gè)點(diǎn)上的光衰減。為了根據(jù)方向ω估算在點(diǎn)M處的光的衰減，位于入射方向ω上的積分域被離散成一系列大小為Ss的間隔，由于介質(zhì)10是非均勻的，所述密度從一個(gè)時(shí)間間隔到另一個(gè)時(shí)間間隔是不同的。通過應(yīng)用光線行進(jìn)方法，獲得根據(jù)方向ω在點(diǎn)M處的光衰減值。這個(gè)值被記錄在與GPU (圖形處理單元)相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器的表格中。此在點(diǎn)Μ34處的光衰減的估算操作對中心M的球面Ω的每個(gè)方向ω重復(fù)進(jìn)行，所述方向ω采樣自包含N個(gè)從點(diǎn)M發(fā)起的方向ω的集合，N為任何自然正整數(shù)。表示在點(diǎn)M處根據(jù)特定方向ω的光衰減的這些值被存儲(chǔ)在與GPU相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器表格中。
[0069]函數(shù)空間的每個(gè)函數(shù)可以被寫為基函數(shù)的線性組合，基函數(shù)是函數(shù)空間的基礎(chǔ)元素。使用球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基，可以通過下式表示點(diǎn)M處的光衰減函數(shù):
[0070]
【權(quán)利要求】
1.估算由非均勻參與介質(zhì)(10)的點(diǎn)M(34)所接收的光量的方法，所述光由包括多個(gè)光源(31、32、33)的光環(huán)境(3)發(fā)射，其特征在于，該方法包括以下步驟: 選擇(61)所述介質(zhì)中的某些點(diǎn)以形成所述介質(zhì)(10)的點(diǎn)的第一集合(401至40η)，所述第一集合包括所述點(diǎn)M (34)， 對所述第一集合中的每個(gè)點(diǎn)(401至40η)，估算(62)表示所述所考慮的點(diǎn)和第一表面(40)之間沿多個(gè)特定光發(fā)射方向(421至427)的光衰減的多個(gè)第一光強(qiáng)度減少值(5212)，所述第一表面(40)限定所述介質(zhì)(10)， 估算(63)表示所述點(diǎn)M (34)和至少一個(gè)第二表面(41)之間沿多個(gè)特定光發(fā)射方向(421至427)的光衰減的多個(gè)第二光強(qiáng)度減少值(5212)，所述至少一個(gè)第二表面包括屬于第一集合的所述點(diǎn)M (34)的鄰域的某些點(diǎn)(402、403、414、415)， 對所述第一集合中的每個(gè)點(diǎn)(401至40η)，通過將所述第一光強(qiáng)度減少值投影在球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中來估算(64)第一投影系數(shù)(5211)，所述第一投影系數(shù)表示在所述點(diǎn)處光強(qiáng)度的減少，以及 使用所述估算的第一投影系數(shù)和多個(gè)第二光強(qiáng)度減少值，估算(65)所述點(diǎn)M (34)所接收的光量。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中，所述點(diǎn)M(34)所接收的光量對應(yīng)于由所述光環(huán)境(3)發(fā)射并且在點(diǎn)M (34)和第一表面(40)之間沿所述多個(gè)特定光發(fā)射方向(421至427)衰減的光量，和由至少一個(gè)第二表面(41)的一組點(diǎn)再次發(fā)射并在點(diǎn)M (34)和第二表面(41)之間沿所述多個(gè)特定光發(fā)射方向(421至427)衰減的光量的總和。
3.如權(quán)利要求1至2之一的方法，其特征在于，它包括使用為第二表面(41)的點(diǎn)估算的第一投影系數(shù)，估算由屬于第二表面(41)的第一集合中的每個(gè)點(diǎn)(402、403、414、415)所接收的光量的步驟。
4.如權(quán)利要求1至2之一的方法，其特征在于，它包括估算所述第二表面(41)和所述多個(gè)特定的光發(fā)射方向(421至427)之間的交點(diǎn)(410)的步驟，當(dāng)所述交點(diǎn)(410)不屬于點(diǎn)的第一集合時(shí)，通過內(nèi)插由屬于點(diǎn)的第一集合的第二表面(41)的至少兩個(gè)點(diǎn)(414、415)所接收的光量來估算由交點(diǎn)所接收的光量。
5.如權(quán)利要求1至2之一的方法，其特征在于，它包括通過在所述球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中投影所述第二光強(qiáng)度減少值來估算第二投影系數(shù)的步驟，所述第二投影系數(shù)表示在點(diǎn)M (34)處光強(qiáng)度的減少，使用所述估算的第一投影系數(shù)和所述估算的第二投影系數(shù)來估算所述點(diǎn)M (34)所接收的光量。
6.如權(quán)利要求1至2之一的方法，其特征在于，所述第一和第二光強(qiáng)度減少值的估算通過對所述特定光發(fā)射方向(421至427)的光線行進(jìn)來實(shí)現(xiàn)。
7.如權(quán)利要求1至2之一的方法，其特征在于，它包括在所述球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中估算第三投影系數(shù)的步驟，所述第三投影系數(shù)表示所述光環(huán)境(3)中的一組點(diǎn)的入射光。
8.如權(quán)利要求1至2之一的方法，其特征在于，它包括在所述球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中估算第四投影系數(shù)的步驟，所述第四投影系數(shù)表示所述介質(zhì)的點(diǎn)的第二集合的相位函數(shù)。
9.如權(quán)利要求1至2之一的方法，其特征在于，它包括從點(diǎn)M(34)所接收的光量估算點(diǎn)M (34)所擴(kuò)散的光量的步驟。
10.一種設(shè)備(5)，被配置以估算由非均勻參與介質(zhì)(10)的點(diǎn)M (34)所接收的光量，所述光由包含多個(gè)光源(31、32、33)的光環(huán)境(3)發(fā)射,其特征在于,所述設(shè)備包括至少一個(gè)處理器，被配置用于: 選擇所述介質(zhì)(10)中的某些點(diǎn)以形成所述介質(zhì)(10)的點(diǎn)的第一集合(401至40η)，所述第一集合包括所述點(diǎn)M (34)， 對所述第一集合中的每個(gè)點(diǎn)(401至40η)，估算表示所述所考慮的點(diǎn)和第一表面之間沿多個(gè)特定光發(fā)射方向(421至427)的的光衰減的多個(gè)第一光強(qiáng)度減少值(5212)，所述第一表面(40)限定所述介質(zhì)(10), 估算表示所述點(diǎn)M (34)和至少一個(gè)第二表面之間沿多個(gè)特定光發(fā)射方向(421至427)的光衰減的多個(gè)第二光強(qiáng)度減少值(5212)，所述至少一個(gè)第二表面包括屬于第一集合的所述點(diǎn)M (34)的鄰域的某些點(diǎn)(402、403、414、415)， 對所述第一集合中的每個(gè)點(diǎn)，通過在球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中投影第一光強(qiáng)度減少值來估算第一投影系數(shù)(5211)，所述第一投影系數(shù)表示在所考慮的點(diǎn)處光強(qiáng)度的減少，以及 使用所述估算的第一投影系數(shù)和所述多個(gè)第二光強(qiáng)度減少值，估算由所述點(diǎn)M (34)所接收的光量。
11.如權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)處理器還被配置以通過在所述球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中投影所述第二光強(qiáng)度減少值來估算第二投影系數(shù)，所述第二投影系數(shù)表示在點(diǎn)M (34)處光強(qiáng)度的減少，使用估算的第一投影系數(shù)和估算的第二投影系數(shù)來估算由所述點(diǎn)M (34)所接收的光量。
12.如權(quán)利要求10至11之一的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)處理器還被配置以在球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中估算第三投影系數(shù)，所述第三投影系數(shù)表示所述光環(huán)境(3)中的一組點(diǎn)的入射光。`
13.如權(quán)利要求10至11之一的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)處理器還被配置以在球面函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)正交基中估算第四投影系數(shù)，所述第四投影系數(shù)表示所述介質(zhì)(10)的點(diǎn)的第二集合的相位函數(shù)。
14.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，它包括程序代碼指令，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行所述程序時(shí)，所述程序代碼指令執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至2之一的方法的步驟。
15.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)部件，用來存儲(chǔ)可由所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)的方法的指令集合。
【文檔編號(hào)】G06T15/50GK103514624SQ201310251502
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月22日
【發(fā)明者】P.高特隆, C.德拉蘭德里, J-E.馬維 申請人:湯姆遜許可公司