基于GPU統(tǒng)一計(jì)算架構(gòu)平臺(tái)的實(shí)時(shí)陰影算法研究.pdf

1、近年來(lái)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)有了巨大的發(fā)展，隨著應(yīng)用需求的不斷增加，人們對(duì)真實(shí)感圖形渲染的需求也與日俱增，其中陰影生成是不可或缺的重要方面。隨著GPU處理能力不斷增強(qiáng)，原來(lái)由CPU處理的大部分?jǐn)?shù)據(jù)現(xiàn)在可以由GPU處理。但是，GPU和CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有著巨大區(qū)別，這就需要對(duì)原有算法重新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和流程步驟來(lái)適應(yīng)GPU的體系結(jié)構(gòu)。如何優(yōu)化現(xiàn)有的陰影生成算法并使之利用GPU通用計(jì)算能力獲得效率上的提高依然是個(gè)問(wèn)題。針對(duì)此問(wèn)題本文提出了基于線性映射思

2、想的改進(jìn)陰影圖生成算法，主要工作內(nèi)容如下：
　　 首先本文基于線性陰影映射的思想提出了一種改進(jìn)的陰影圖生成算法。該算法通過(guò)分析原始陰影圖生成算法中陰影測(cè)試原理提出了陰影測(cè)試函數(shù)的概念。原始陰影測(cè)試函數(shù)是離散函數(shù)，導(dǎo)致生成的陰影邊緣僵硬。本文提出用連續(xù)函數(shù)來(lái)模擬離散函數(shù)的方法，可實(shí)現(xiàn)平滑邊緣的軟陰影效果，同時(shí)可直接對(duì)生成的陰影圖進(jìn)行濾波計(jì)算，為GPU并行處理提供了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。其次本文實(shí)現(xiàn)了一種GPU并行處理陰影圖方法。該方法將改進(jìn)后

3、的陰影圖生成算法生成的陰影圖進(jìn)行分割，利用GPU的并行計(jì)算框架對(duì)陰影貼圖并行濾波，并實(shí)現(xiàn)了利用濾波后的陰影圖生成陰影的方法。此方法可消除鋸齒效應(yīng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)軟陰影效果。最后，本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)文中提出的方法從實(shí)時(shí)性、視覺(jué)效果、健壯性等方面進(jìn)行了全面的比較和討論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文的算法在渲染速度、場(chǎng)景適應(yīng)性及視覺(jué)效果上均令人滿意。本文提出的方法與利用CPU計(jì)算濾波的方法相比提高了渲染速度50％以上。此外，本文在環(huán)境光以及復(fù)雜光源的處理上提出了進(jìn)