艾祖亮， 张立民， 于文龙

（海军航空工程学院，山东 烟台 264001）

多重散射的天空光照效果建模与实时绘制

艾祖亮， 张立民， 于文龙

（海军航空工程学院，山东 烟台 264001）

依据大气散射的物理原理，提出了一种考虑多重散射的天空光照效果建模与实时绘制方法。该方法首先以太阳和天空光作为光源建立了多重散射的天空光照效果模型，然后综合多种大气粒子密度, 采用合理的分段采样策略，对天空颜色模型的积分进行简化，以减少积分近似计算所带来的误差；通过对简化后的模型进行分析提出了采用二维纹理与三维纹理对光学深度预计算的方法，避免了运行时计算光学深度积分的问题；最后该算法在GPU的片段处理器上执行，实现了天空光照效果模型的实时绘制，可以满足各种实时应用需求。

多重散射；天空光照；光学深度；预计算；实时绘制

太阳光在大气中的多重散射对于天空光照效果的逼真模拟具有重要的意义。大多数大气散射模型[1-5]在模拟天空光照效果时只考虑单散射，而不考虑多重散射光。由于单散射模型忽略了天空体本身作为天空光光源的影响，并不适合模拟黎明或黄昏时的天空光照效果，这主要是因为此时太阳位于水平线下方，仅仅离太阳方位近的区域才能够收到直接的太阳光，而大气层其他区域只能收到非直接的多重散射的天空光。

因此，许多学者提出了多重散射模拟方法，Preetham等[6]通过一个分析模型去拟合多散射蒙特卡罗（Monte-Carlo）仿真的结果，但是他们的模型要求视点必须在地面上才有效；……