GPU光线跟踪算法加速结构研究
摘要：基于GPU的光线跟踪算法是当前图形学研究的一个热点，也是将来用于广告、电影、游戏等娱乐产业的关键技术。本文论述了如何对基于GPU的光线跟踪算法进行实现，以及利用各种加速结构，加速算法实现，提高算法执行效率，并对各种加速结构的效果进行了比较研究。
关键词：GPGPU 光线跟踪 BVH KD-Tree
1．引言
近年来，CPU无论在运算能力，还是在可编程性上都得到了大幅的提高，GPU已经在需要大量运算的密集运算领域发挥了举足轻重的作用。各种基于CPU的密集运算被移植到GPU上，以利用GPU巨大的运算能力，加速整个算法的运算过程。光线跟踪算法是生成真实感图形的一种非常重要的方法，在电影、游戏、广告等产业，获得广泛的应用，而光线跟踪算法也是典型的密集运算算法，利用原始的基于CPU的光线跟踪渲染一幅图片是非常耗时的操作。因此，如果能够将CPU上的光线跟踪算法，映射到CPU上，加速光线跟踪算法的执行时间，将会带来巨大的经济效益。因此，基于CPU的光线跟踪算法已成为国内外科研人员的研究热点。
2．基于GPU的光线跟踪
2.1 相关工作
当前，主要由两种方法利用CPU来加速光线跟踪算法。第一种是Carr等人提出来的，将CPU转换为一个蛮力的执行光线一三角形求交的计算器，而将任何的光线生成以及着色过程在CPU上完成。这就需要CPU依然执行绝大部分的渲染工作。C arr等人指出，在ATI Radeon 8500上，每秒最快能够执行1亿2千万次的光线一三角形求交。同时，作者也指出，由于GPU的单精度浮点的限制，图片上依然存在一些不太真实的地方。
第二种方法由Purcell等人提出的，改种方法将整个光线跟踪器都移植到CPU上进行实现。从光线的产生，加速结构的遍历，到最后的着色过程都在GPU上执行。此后，有很多相同的项目都是基于Purcell的模型上进行的。
2.2 GPU上的光线跟踪算法的映射方式
将传统的CPU上执行的光线跟踪算法，映射成为一个GPU协助的，或者基于GPU的光线跟踪器有众多方法。下面重点介绍Purcell提出的映射模型，以及在本文的实现中提出的一个基于CPU的Whitted模型的光线跟踪器。该光线跟踪器的布局如图2.1所示：
在Purcell的论文中，它将光线一三角形求交，以及遍历过程分离成两个独立的遍历内核和求交内核。本文的实现中，也按照上述模型图，将光线跟踪算法分解成光线生成，光线一三角形求交，着色这三个步骤。
在对光线进行跟踪之前，需要生成从视点指向屏幕的原始光线( primary ray)。在一个GPU上，能够使用光栅器的插值的能力，在一个单一的内核调用中，产生所有的原始光线。
给定观察矩形（被采样用于产生图片的投影平面的一部分）的四个角，以及视点，首先计算出这个视锥体的四条边线。如果让光栅器在这4条光线之间，按照512×512规格，在这四条光线之间按照方向进行插值，最终就可以获得能够产生一幅512×512图片（一个像素一个采样点）的所有原始光线的方向。同时能够将这些方向存储在一个纹理里，并把它作为求交内核的输入。所有的原始光线具有相同的起始点，但是仍然把它存储在一个同方向纹理具有相同维度的纹理内。因为当生成阴影光线或者反射光线的时候，光线的原点会发生改变。
求交内核把光线的原点，方向，以及场景的描述作为输入数据。在内核被调用数次之后，我们对于每一个像素输出一个击中记录。如果一条光线击中了场景中的某个三角形，返回击中点的3个重心坐标，以及相关的被击中的三角形。此外，还将输出被发现的交点沿光线的距离，以及被击中三角形的材质。这就需要使用5个浮点数值组成一个击中记录。纹理只能够支持4个颜色通道( RCBA)，所以，如果能把击中记录裁减到4个值，那么将是非常有益的。
观察发现，只需要3个重心坐标的两个，因为在三角形内部，它们相加的和总是1。这就使得在一个单独的RGBA纹理中存储交点记录是可行的，并且它的维度同其它两个光线纹理的维度相同。
Moller和Trumbore提出了一个高效的光线一三角形求交算法，使用这个算法，并利用CPU在向量计算上的优势来进行求交计算。下面列出了求交的代码，这个代码也展示了如何利用向量指令来提高效率。
当所有的原始光线都已经计算出了相交的状态的时候，就能够查询着色过程所需要的表面法线和材质的信息。每一个击中记录都存储了一个指向材质纹理的索引，这个材质纹理包含了三角形的法线，材质颜色以及类型。三个顶点的法线根据击中记录的中心坐标进行了插值。最终的颜色能够按(N-L)C进行计算，此处Ⅳ是法线，L是光源的方向，G是三角形的颜色。
现在根据击中的三角形所具有的材质的类型（漫反射材质，或者镜面反射材质），需要产生二次光线，以此来计算阴影和反射。
1)如果一条光线射出场景之外，像素就被赋予全局的背景颜色。
2)如果一条光线击中了一个漫反射材质表面，就发射一条阴影射线( shdow ray)。这些光线的起始点在击中点，方向为从击中点指向光源。
3)如果一条光线击中了一个镜面反射材质表面。就发射一条镜面反射光线。镜面发射光线的起始点也在击中点，但是它的方向是在击中点处关于入射光线和插值后的法线对称的方向。一个真正的Whitted类型的光线跟踪器也支持透明材质，从而能够产生折射光线。但由于主要是研究加速结构，所以在本文的实现中，没有考虑折射光线。
4)如果阴影光线击中了某个几何体，这就说明在光源和击中点之间，存在某个几何体，所以这个像素就应该是黑色（处于阴影中）。当跟踪阴影光线的时候，不关心最近的那个击中点，更加关心的是是否存在这样的击中点。因此，当有一个交点被发现，就可以停止整个求交过程，从而加速算法的处理过程。在本文的实现中，以相同的方式跟踪阴影光线和反射光线，因此，就没有使用到这个优化策略。
已经对每一个像素产生了正确二次光线，如果需要，就能够执行另外一趟遍历/求交过程，对上述的二次光线进行跟踪。每一次调用着色程序就能够对每一个像素返回一个颜色值和一条新的光线。着色内核也可以将前一次着色程序的输出当作本次着色程序的输入。这就使得能够在跟踪连续的光线的时候合并这些连续的镜面反射的颜色。
同Carr等人的程序不同，本文所采用的程序不存在浮点精度太低的问题，因为Ceforce 7300在整个管线中支持真正的32位浮点操作。
3．加速结构的实现和比较
3.1均匀栅格
均匀栅格是第一个在GPU上实现的加速结构。Purcell给出了很多选择均匀栅格作为加速结构的理由，但是Purcell没有详细的说明为什么均匀网格对于硬件实现而言比其它的加速结构要更加的简单。当在探讨了均匀栅格的一些主要特性的时候，更加清晰的知道了均匀栅格为什么会成为一个好的GPU机速结构。
首先，只用使用简单的算术运算，就能够对于每个体素的遍历在常量时间能被定位和存取。这就消除了对树的遍历的需要，以及重复的纹理查找工作，而纹理查找是相当耗时的。
其次，体素的遍历是通过递增算术运算来完成的。这就消除了对堆栈的需要，使得我们能够从光线的起始点开始，以距离递增的顺序访问体素成为可能。
再其次，由于对于体素的访问是沿着光线，以距离递增的方式遍历的，所以，一旦在一个被访问的体素中报道发现有一个交点，就可以停止这条光线对体素的遍历过程，从而提高整个遍历过程的速度。
最后，用于遍历的代码非常适合用向量编写，而向量形式的编码风格又非常适合GPU的指令集。
然而，均匀栅格的缺点就是由于它是空间细分结构的一种特殊情况，多个体素可能包含相同三角形的多个引用。由于无法使用mailbox技术，这就意味着需要对于相同的光线和三角形之间进行不止一次的相交测试。
3.2 KD-tree
最近，Havran等人对基于CPU的光线跟踪算法的加速结构进行了比较，得出的结论是对于众多不同类型的测试场景，平均而言，KD-tree是最快的。所以，有必要考察一下对于基于KD-tree的GPU光线跟踪算法，是否也会有相似的结论。
就像均匀栅格一样，KD-tree也是一种空间细分结构。同均匀网格不同的是，KD-tree利用一个二叉树将场景表示成一个层次结构。
在二叉树中，我们将内部节点和叶子节点区分开。叶子节点用来表示体素和与之相关的保存在该体素内的三角形的引用。一个内部节点用来表示空间区域的某个部分。所以，内部节点包含一个分裂面的两个子树的引用，而叶子节点只包含一个三角形列表。
KD-tree的创建过程从上而下，根据一个评价函数，通过放置一个分离平面，递归的将场景分离成两个体素。我们能够以递归的方式遍历KD-tree，但是由于GPU没有堆栈结构，所以无法应用递归的策略。取而代之的是，我们能够通过记住我们沿着光线前进了多远来向上或者向下遍历树。这种策略消除了需要堆栈的限制，使得用CPU来完成对KD-tree结构的遍历成为可能。
当使用GPU对KD-tree进行遍历的时候，KD-tree像均匀栅格那样被表示成一个纹理的集合。这就意味着有一个保存树数据的纹理，一个保存三角形列表的纹理，和一个保存实际的三角形数据的纹理。GPU的遍历首先调用一个初始化内核，然后按照需要，多次调用合并后的遍历和求交内核。
3.3 包围体层次(BVH)
给定一些随机的光线，通过计算遍历包围体层次的平均花费，就可以测量出该包围体层次的质量。迄今为止，还没有构建最优的包围体层次的算法，也就是说，如何准确的测量一个包围体层次的平均遍历时间还不是很明显。
Goldsmith和Salmon提出了一个评价函数，通常被称为表面积启发式函数。他们通过父节点和孩子节点的表面积之比来形式化的表述这个关系，此评价函数如下所示：
此处，hit(n)是光线击中节点n的情况，Sn是节点n的表面积，c和p分别表示父节点和孩子节点。
这个评价函数给出了，当用一条随机的光线同层次结构求交的时候，成本上的估计。由于没有最优的方法去有效的构造一个最优的BVH，提出了不同的构造技巧。下面，将列出比较通用的方法。
在实践中，对于包围体应用的最广泛的就是轴对齐包围盒(AABB)。AABB易于实现，并且同光线的求交测试非常快。大多数有关BVH的论文在描述BVH的创建的时候，通常分别以Kay和Kajiya，或者Goldsmith和Salmon这两种基本的想法为基础。Kay和Kajiaya建议以自上而下递归的方式进行BVH的创建。
Goldsmith和Salmon提出了一个更加复杂的自底向上的构造方式。Goldsmith和Salmon指出，BVH的质量同作为输入传人的三角形的顺序有关。因此，他们建议在构造BVH之前，随机打乱三角形的顺序。下述算法就是利用Kay/Kajiya的思想创建某个场景的包围体层次的方法：
4．结束语
本文成功的在GPU上实现了用于光线跟踪算法中的各种加速结构，并对这些加速结构在GPU上的加速效果进行了比较。均匀栅格作为第一个在CPU上实现的光线跟踪器的加速结构，也被证明是最慢的，除非是只包含一个单独的物体的场景的情况。均匀栅格不适合几何体的密度非常高的场景。另外，对于均匀栅格的CPU上的遍历表示，也需要大量的数据。Foley和Sugerman认为，对于大多数场景，KD-tree的效率要比均匀栅格高。但是，在KD-tree的遍历过程中，无论是重置阶段还是回退阶段，片元程序都非常的复杂，但这种复杂性也使得其能够在场景的几何体的密度改变的时候做出适当的调整。本文实现的BVH被证明在加速效果上要超过均匀栅格和KD-tree，在现阶段，BVH是在GPU上实现的最快的加速结构。并且在GPU上实现BVH加速结构要比实现其他加速结构更加的简单。
参考文献：
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室内设计是人类为了创造并美化自身的生存环境而进行的活动之一。下面是我为大家推荐的室内设计专业 毕业 论文，供大家参考。
室内设计专业毕业论文 范文 一：室内设计毕业论文
【摘要】本文介绍了灯光光源的种类：集中式光源、辅助式光源、普照式光源;架设灯光前应注意的问题：场景的环境类型、灯光的目的、特殊灯光的处理、参考资料;架设时应注意的问题：背景光、关键光、补充光;架设后应思考的问题：解决问题的 方法 是否简单而必要、是否有需要从光源中排除的物体、是否可以使用一些其他技巧是场景更逼真。
【关键字】灯光种类注意的问题架设时因主而异
引言
灯光服务于环境就是协调人与环境的关系，故强调用光质量的协调性。
一说视觉，要利用不同的光源的显色特性，对环境颜色判断的正确、误导、强化等功能。如白炽灯和卤钨灯，能强化红、橙、黄等暖色饰物，并使之更鲜艳。但也能误导几乎所有的淡色和冷色，使其变暗及带灰。再如日光色的荧光灯能淡化红、橙、黄等暖色，使一般淡浅色和黄色略带黄绿色，也能使冷色带灰，但能强化其中的绿色成份。
二说意境，面积在30平方米以上，或长度在7米以上，或客厅与餐厅之间由隔栅或博古架形成的区间等。可由近明远暗的亮度对比，创造出深远、莫测、私密、幽静的意境，驻于其中或许都能感受到另一番情趣。
三说流畅，以漫透光的发光顶棚、声光动感壁画、盆栽植物花卉的有机配合，形成流畅和谐和自然境观，让深居大都市的人们仿佛置身于早已期盼的广袤的大自然。
一灯光的种类
按光源的性质可分为三种，即集中式光源、辅助式光源、普照式光源，缺一不可，而且应该交叉组合运用，其亮度比例大约为5∶3∶1。
集中式光源：集中式光源的灯光为直射灯，以集中直射的光线照射在某一限定区域内，让您能更清楚看见正在进行的动作，尤其是在工作、阅读、烹调、用餐时，更需要集中式的光源。由于灯罩的形状和灯的位置决定了光束的大小，所以直射灯通常装有遮盖物或冷却风孔，且灯罩都是不透明的灯，如聚光灯、轨道灯、工作灯。
辅助式光源：集中式光源的照度很大，眼睛长时间处于这种环境下，容易感到疲劳，此时您需要辅助式光源，如立灯、书灯等来调和室内的光差，好让您的双眼感到舒适。辅助式光源的灯光属扩散性光线，其散播到屋内各个角落的光线都是一样的。一般来说，具有散性光线的灯宜和直射灯一起使用。
普照式光源：天花板灯即是普照式光源，通常它为屋内的主灯，也称背景灯，它能将室
内的光源提升至一定的亮度，对整个房间提供相同的光线，所以不会产生明显的影子，光线照到及没有照到之处也没有严重的对比。但是由于它必须和其他的光线一起运用，因此，它不应该很亮，与家中其他光源比较起来，它的亮度最低。
二灯光架设前应注意的问题
2.1 应注意场景中环境的类型是什么?
场景灯光通常分为三种类型：自然光、人工光以及二者的结合。
具有代表性的自然光是太阳光。当使用自然光时，有 其它 几个问题需要考虑：现在是一天中的什么时间;天是晴空万里还是阴云密布;还有，在环境中有多少光反射到四周?
人工光几乎可以是任何形式。电灯、炉火或者二者一起照亮的任何类型的环境都可以认为是人工的。人工光可能是三种类型的光源中最普通的。你还需要考虑光线来自哪里，光线的质量如何。如果有几个光源，要弄清除哪一个是主光源?确定是否使用彩色光线也是重要的。几乎所有的光源都有一个彩色的色彩，而不是纯白色。
最后一种灯光类型是自然光和人工光的组合。在明亮的室外拍摄电影时，摄影师和灯光师有时也使用反射镜或者辅助灯来缓和刺目的阴影。
2.2 灯光的目的是什么?
灯光的目的是什么换句话说就是，场景的基调和气氛是什么?在灯光中表达出一种基调，对于整个图像的外观是至关重要的。在一些情况下，唯一的目标是清晰地看到一个或几个物体，但通常并非如此，实际目标是相当复杂的。
灯光有助于表达一种情感，或引导观众的眼睛到特定的位置。可以为场景提供更大的深度，展现丰富的层次。因此，在为场景创建灯光时，你可以自问，要表达什么基调?你所设置的灯光是否增进了 故事 的情节?
2.3 如果场景中有特殊灯光效果应该如何处理?
如果场景中有特殊灯光效果，是应该用灯呢还是通过其他特殊途径创建
除了通常类型的灯光外，很多三维动画软件以白炽灯、立体光源和特殊材料属性的形式提供许多特殊效果。虽然严格说来，一些并不属于灯的类型，在场景中，它们通常在可见光效果的外观上再添加进来。一个简单的例子是可见光源的闪耀或发光。由于这些效果在3d中不能自动产生，你需要在渲染中专门把它们包括进来，并且考虑他们的外观和长处。
2.4 是否有创作来源的参考资料
在创作逼真的场景时，应当养成从实际照片和电影中取材的习惯。好的参考资料可以提供一些线索，让你知道特定物体和环境在一天内不同时间或者在特定条件下看起来是怎样的。
通过认真分析一张照片中高光和阴影的位置，通常可以重新构造对图像起作用的光线的基本位置和强度。通过使用现有的原始资料来重建灯光布置，也可以学到很多知识。
三灯光架设时应注意的问题
3.1关键光
在一个场景中，其主要光源通常称为关键光。关键光不一定只是一个光源，但它一定是照明的主要光源。同样，关键光未必像点光源一样固定于一个地方。
虽然点光源通常放在四分之三的位置上(从物体的正面转45度，并从中心线向上转45度，这一位置很多时候被当作定势使用)，但根据具体场景的需要，也可来自物体的下面或后面，或者其他任何位置。关键光通常是首先放置的光源，并且使用它在场景中创建初步的灯光效果。
虽然最初的放置为照亮物体提供了一个好的方法，但是，得到的结果确实是单调而无趣的图像。阴影通常很粗糙且十分明显。同样，场景看起来总是太暗，因为没有自然的环境光来加亮阴影区域。这种情况在特定的场景中是很有用的，例如夜晚场景，但是，对大多数画面来说，就显得有些不合适了。
3.2补充光
补充光用来填充场景的黑暗和阴影区域。关键光在场景中是最引人注意的光源，但补充光的光线可以提供景深和逼真的感觉。
比较重要的补充光来自天然漫反射，这种类型的灯光通常称为环境光。这种类型的光线之所以重要，部分原因是它提高了整个场景的亮度。不幸的是，大多数渲染器的环境光统一地应用于整个场景。减低了场景的整体黑暗程度，它淘汰掉了一些可能的特性，不能对照亮的物体上的任何光亮和阴影进行造型，这是使场景看起来不逼真的主要原因。
模拟环境光的更好的方法是，在场景中把低强度的聚光灯或泛光灯放置在合理的位置上。这种类型的辅助光应当减少阴影区域，并向不能被关键光直接照射的下边和角落补充一些光线。
除了场景中的天然散射光或者环境光之外，补充光用来照亮太暗的区域或者强调场景的一些部位。它们可以放置在关键光相对的位置，用以柔化阴影。
3.3 背景光
背景光通常作为“边缘光”，通过照亮对象的边缘将目标对象从背景中分开。它经常放置在四分之三关键光的正对面，它对物体的边缘起作用，引起很小的反射高光区。如果3d场景中的模型由很多小的圆角边缘组成，这种高光可能会增加场景的可信性。
四架设灯光后要思考的问题
4.1应用的解决方法简单而且必要吗
场景中的灯光与真正的灯光不同，它需要在渲染时间上多花功夫，灯光设置越复杂，渲染所花费的时间越多，灯光管理也会变得越难。你应当自问，每一种灯光对正在制作的外观是否十分必要。
当增加光源时，自然会减少反射点。在一些点，增加光源不会对场景的外观有所改善，并且将变得很难区分所增加光源的价值。你可以尝试独立察看每一个光源，来衡量它对场景的相对价值。如果对它的作用有所怀疑，就删除它。
4.2 有些物体是否需要从光源中排除
从一些光源中排除一个物体，在渲染的时候，便可以节约时间。
这个原则对于制作阴影也是正确的。场景中的每一个光源都用来制作阴影，这种情况是很少见的。制作阴影可能是十分昂贵的(尤其是光线跟踪阴影的情况下)，并且有时对最终图像是有害的。
4.3 用贴图效果而不用实际光源能够模拟任何灯光
建筑物光源、照亮的 显示器 和其他独立的小组合光源，有时可以用贴图创建，而不使用实际光源。
4.4是否可以使用一些技巧使场景更真实
比如，为光源添加颜色或贴图，可能可以很简单的使场景取得较好的气氛。
五结论
随着社会的发展，人们对光的理解和认识已经非常深刻。光和影已构成现代美学中的核心元素。合理布局的室内灯光，使灯光与墙壁、地板构成完美和谐的统一。就人类的视觉而言，没有光就没有一切。在家装室内设计中，光不仅仅只为满足人们视觉功能的需要，更是一个重要的美学因素。光可以形成空间、改变空间或者破坏空间，它直接影响到人对物体的大小、形状、质地和色彩的感知。近几年来的研究证明，光还能影响细胞的再生长、激素的产生、腺体的分泌以及体温、身体的活动和食物的消耗等生理节奏。因此，室内照明是家装室内设计的重要组成部分之一，在设计之初就应该加以考虑。
室内灯光的布置，有普通照明、局部照明、间接照明和直接照明等多种形式。这样说似乎有点千篇一律，但实际上一间房子个性化灯光造型的重要性，犹如舞台灯光对情节的烘托，可以为你的私密空间营造出别样的“灯语”，增添你对生活的感味，抚慰着你内心最柔和的部分。试想一下，夜色四合之际，屋中一盏明灯便可延续白昼的活力;夜深人静之时，床头或案前那抹桔黄，正迎合你放松的心情。
既如此，作用于自我空间的室内灯光，如何才能灵活巧妙地组合搭配呢?关键在于设计师与屋主之间的交流互动及共同商讨。设计师应按照屋主的个性需求与情绪变化，营造出不同的空间氛围，提升和加强设计空间的诉求与质感。除了普通照明灯光之外，在室内设计中更要特别留心一些容易被忽视的部位，因为往往是这些局部的细节，会无形中影响到生活环境以及人情绪上的变化。
在日常生活中，灯光是不可缺少的组成部分，只有灯光才会使人类的生活更趋完美。我们能够利用灯光在室内看清房间的界限，知道身处空间的边际而产生安全感。有了灯光，我们可以看见眼前是否有障碍物阻挡，同时光线能驱走人类对黑暗的恐惧。不同的空间有不同的灯光需求。因此，不能只利用一种灯光。不同的空间，除光线的强弱对空间造成重大影响外，灯光的款式也同样重要。比如在书房内装设华丽的水晶灯，会给人一种格格不入的感觉。
灯光的作用，最明显的例子是能将空间面积扩大或缩小，这当然是在视觉上形成的效果。灯光将墙壁照亮，具有扩大空间的功能;低矮灯光的运用，容易产生阴暗感，同时形成降低天花板的效果。
【参考文献】
[1].《中国室内设计交流论坛》
[2].《印象超写实室内家装效果图表现技法》李斌 朱立银 编著 人民邮电出版社
[3].《将3d max效果图进行到底》李金明 等 著兵器工业出版社 北京希望电子出
版社
致谢
论文在短短的几个月时间内做完了，感谢我的导师 ，他严谨细致、一丝不苟,是我工作、学习的榜样;他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，让我在学习中受益匪浅。
室内设计专业毕业论文范文二：室内设计毕业论文
设计是连接精神文明与物质文明的桥梁，人类寄希望于通过设计来改造世界，改善环境，提高人类生存的生活质量。
从构成世界之三大要素的自然——人——社会这三个座标体系出发，现代设计已从产品设计拓展到环境设计，由“生存意识”进展到“环境意识”，正如加拿大建筑阿瑟?埃利克森所说的：“环境意识就是一种现代意识”。美国建筑师们认为：八十年代的重要发展并不是这个主义或者那个运动，而是对环境设计和景观设计的普遍认同。
环境艺术设计，包括了城规建筑设计、园林设计、园林广场设计、雕塑与壁画等环境艺术品设计以及室内设计。室内设计是为了满足人们生活、工作的物质要求和精神要求所进行的理想的内容环境设计，与人的生活密切相关，以至于迅速发展成为一门专业性很强的、十分实用的新兴边缘科学。记者近期采访我国当代环境艺术设计专业的开拓者和学术带头人，清华大学美术学院张绮曼教授，请她对室内设计的发展新趋势进行分析。张教授认为现代室内设计大致可归纳为七个新趋势。
回归自然化
随着环境保护意识的增长，人们向往自然，和天然饮料，用自然材料，渴望住在天然绿色环境中。北欧的斯堪的纳维亚设计的流派由此兴起，对世界各国影响很大，在住宅中创造田园的舒适气氛，强调自然色彩和天然材料的应用，采用许多民间艺术手法和风格。在此基础上设计师不断在“回归自然”上下功夫，创造新的肌理效果，运用具象的抽象的设计手法来使人们联想自然。
整体艺术化
随着社会物质财富的丰富，人们要求从“物的堆积”中解放出来，要求室内各种物件之间存在统一整体之美。室内环境设计是整体艺术，它应是空间、形体、色彩以及虚实关系的把握，功能组合关系的把握，意境创造的把握以及与周围环境的关系协调。许多成功的室内设计实例都是艺术上强调整体统一的作品。
高度现代化
随着科学技术的发展，在室内设计中采用一切现代科技手段，设计中达到最佳声、光、色、形的匹配效果，实现高速度、高效率、高功能，创造出理想的值得人们赞叹的空间环境来。
高度民族化
只强调高度现代化，人们虽然提高了生活质量，却又感到失去了传统、失去了过去。因此，室内设计的发展趋势就是既讲现代化，又讲传统。我们在日本考察时，看到许多新的环境设计反映了日本设计人员致力于高度现代化与高度民族化结合的设计体现。去年落成的东京雅叙园饭店及办公大楼的室内设计，传统风格浓重而又新颖，设备、材质、工艺高度现代化，室内空间处理及装饰细部处处引人入胜，给人留下深刻的印象并深受启发。日本各地的大、小餐厅、菜室及商店装饰食器均进行了配套设计，人们即使在很小的餐馆用餐，也同样感受到设计者的精心安排。因此，“处处环境美，处处有设计”给每个考察团成员留下了深刻的印象。
个性化
大工业化生产给社会留下了千篇一律的同一化问题。相同楼房，相同房间，相同的室内设备。为了打破同一化，人们追求个性化。一种设计手法是把自然引进室内，室内外通透或连成一片。另一种设计手法是打破水泥方盒子，斜面、斜线、或曲线装饰，以此来打破水平垂直线求得变化。还可以利用色彩、图画、图案，利用玻璃镜面的反射来扩展空间等等，打破千人一面的冷漠感，通过精心设计，给每个家庭居室以个性化的特性。
服务方便化
城市人口集中，为了高效方便，国外十分重视发展现代化服务设施。在日本采用高科技成果发展城乡自动服务设施，自动售货设备越来越多，交通系统中电脑问询、解答、向导系统的使用，自动售票检票、自动开启、关闭进出站口通道等设施，给人们带来高效率和方便，从而使室内设计更强调以“人”这个主体，让消费者满意，方便为目的。
高技术高情感化
最近，国际上工艺先进国家的室内设计正在向高技术、高情感方向发展，这两者相结合，既重视科技，又强调人情味。在艺术风格上追求频繁变化，新手法，新理论层出不穷，呈现五彩缤纷，不断探索创新的局面。
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现在主要研究方向为CAD&CG、软件工程、曲面重构、曲面造型、微分方程的数值计算方法、数据结构和算法等近五年来主持的教学研究课题和承担的实践性学科 内容 届数 学生总人数 大学生程序设计竞赛（校、省、亚洲） 8 参与者数千 毕业论文指导 8 66 硕士生论文指导 8 10 教学研究课题 课题名称 年限 来源 软件工程考试改革 04-05 浙江大学 软件工程双语教学改革 04-05 浙江大学 软件工程校级精品课程 2005 浙江大学 软件工程专业主干课程与教学管理平台建设 06-07 浙江大学 教育部高等教育司2007年度双语教学示范课程《数据结构与算法分析》 08-11 教育部 主要学术成果作为第一署名人在国内外公开发行的刊物上发表的教学研究论文[1] “软件工程基础”课程教学改革中的三个互动，陈越，杨小虎，林怀忠，张引，尹建伟，全国高校软件工程专业教育年会论文集（2007），高等教育出版社，p.42-46. ISBN: 978-7-04-023225-7，2008年3月[2] “数据结构”综合性课程设计教学探索与实践，陈越，何钦铭，冯雁，计算机教育，2008年4月第8期，总第68期，2008年4月[3]《软件工程·实践者之路》：实用主义的典范，陈越，教材周刊（CN11-0265）第47期第5版，2004年11月12日除第一作者论文外，还有以下教学改革相关论文及教材：[1] 软件学院中“软件工程基础”课程教学改革的探索与实践，林怀忠、杨小虎、陈越，计算机教育，2007年4月第8期，总第44期，2007-4[2] 软件工程课程实践中激励机制的探索，张引、杨小虎、陈越，计算机教育，2007年5月第9期，总第45期，2007-5[3] 快乐竞赛激发自主学习 -- 论大学生程序设计综合能力在竞赛中的培养与提高，王灿、翁恺、陈越，高校计算机教学与研究（第一辑），科学出版社，2007-10[4] 以大量的程序阅读和编程练习来强化程序设计语言学习的探索，翁恺、孙文礼、陈越，高校计算机教学与研究（第一辑），科学出版社，2007-10[5] 软件工程课程设计，杨小虎、陈越、林怀忠、尹建伟、徐莹，浙江大学出版社，2007-8[6] 数据结构课程设计，何钦铭、冯雁、陈越，浙江大学出版社，2007-8[7] 数据结构与算法分析——C语言描述（英文版·第2版），M.A.Weiss、陈越（改编），人民邮电出版社·Pearson Addison Wesley，2005-8[8] 数据结构与算法分析，魏宝刚、陈越、王申康，浙江大学出版社，2004-8[9] 数值方法，金一庆、陈越，机械工业出版社，2000-2获得的相关奖励教学奖励： 奖励名称 奖励等级 授予单位 时间 排名 《软件工程》、《数据结构》、《数值分析》浙江大学2006年度优质课程 校级优质课程 浙江大学 2006 1 《软件工程》2005年校精品课程 校级精品课程 浙江大学 2005 1 培养和提高大学生程序设计能力的研究与实践 省一等 浙江省教育厅 2005 3 个人奖励：·2007年获“浙江省高等学校教坛新秀”；·2006年获“宝钢优秀教师奖”；·03-04年度被评为浙江省高校“三育人”先进个人；·2004年被评为浙江大学教书育人标兵。学术研究 1．近五年来承担的学术研究课题 课题名称 来源 年限及经费 本人所起作用 软件产品线工程配置模型与问题求解研究 863计划探索课题 2007.1-2008.12（100万） 负责人 基于多幅图象的Visual Hull重构及表面属性建模算法研究 国家自然科学基金面上基金 04.1-06.12（23万） 负责人 基于图像的三维真实感模型重构软件及其应用 宁波市科技局 04.1–05.12（15万） 负责人 2．近五年来在国内外公开发行刊物上发表的学术论文 （1）陈越，余峰。从二维系列摄影图片提取剪影重构三维实体的光线跟踪算法。中国图象图形学报，第7卷（A版） 第8期，p.806-813，2002-8（2）陈越，杨文娴，王光宇。从二维图片重构凸单连通三维实体的快速算法。浙江大学学报（工学版）第36卷第5期 p.526-530，2002-9（3）陈越，裴玉茹。基于照片序列快速三维表面网模型的生成算法。浙江大学学报（工学版）第37卷第5期 p.537-542,2003-10（4）Zhiqiang Wu,Yue Chen. Algorithms for local concave surface recovery from visual hull models. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering,v 5286,n 1,2003,p 216-219,2003-8（5）余峰， 陈越。一种可视外壳的快速拓扑生成算法。中国图象图形学报，第9卷（A版） 第5期 p.604-610,2004-5
