動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)軟陰影技術(shù)的研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)繪制領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，已經(jīng)引起了多方面的注意。目前，圖形處理器處理能力按照摩爾定律的兩倍在提升，三年速度提高了10倍。陰影效果在真實(shí)感圖像的生成和物體位置的判斷方面扮演了重要的角色，許多成熟的陰影生成技術(shù)已成功地應(yīng)用在視頻游戲、電影制作、虛擬場(chǎng)景中。然而，在動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中真實(shí)感軟陰影的實(shí)時(shí)繪制仍是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。 實(shí)時(shí)軟陰影技術(shù)的研究主要涉及：圖像渲染、實(shí)時(shí)陰影算法、軟陰影算法。圖像渲染是生成陰影的基礎(chǔ)，陰影的繪制中采用了大

2、量基于圖像渲染的方法，如陰影紋理、點(diǎn)繪制、反走樣。通過(guò)使用陰影紋理，可以實(shí)現(xiàn)真實(shí)的光照效果，并和頂點(diǎn)光照算法相結(jié)合實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)光照效果。點(diǎn)繪制方法可以避免對(duì)多邊形的處理。通過(guò)對(duì)物體表面的型值點(diǎn)進(jìn)行造型，消除不可見(jiàn)點(diǎn)，最后將圖像重構(gòu)，對(duì)物體進(jìn)行陰影投影完成陰影的繪制。場(chǎng)景動(dòng)態(tài)變化時(shí)，圖像會(huì)出現(xiàn)鋸齒狀的走樣現(xiàn)象，走樣現(xiàn)象在陰影中同樣存在，因此對(duì)圖像進(jìn)行的反走樣處理同樣適用于陰影處理過(guò)程。實(shí)時(shí)陰影算法是各種軟陰影算法的基礎(chǔ)。目前比較常用的是

3、陰影映射和陰影體技術(shù)。陰影映射通常又稱為陰影圖，它是一個(gè)完全基于圖像空間的算法，根據(jù)深度圖繪制場(chǎng)景生成陰影效果。不同于陰影映射技術(shù)，陰影體是一種利用場(chǎng)景對(duì)象的幾何信息生成陰影的技術(shù)，它是基于對(duì)象空間的。在此基礎(chǔ)上軟陰影算法可以劃分為基于圖像空間和基于對(duì)象空間兩類算法，圖像空間算法不涉及場(chǎng)景對(duì)象幾何信息，因此與場(chǎng)景復(fù)雜度無(wú)關(guān)，實(shí)時(shí)性較高，但生成的軟陰影效果較差。而對(duì)象空間算法生成的軟陰影效果具有真實(shí)感，但付出了實(shí)時(shí)性的代價(jià)。 本文

4、對(duì)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)軟陰影技術(shù)進(jìn)行了深入地研究和分析，通過(guò)對(duì)比各種實(shí)時(shí)軟陰影算法的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)時(shí)性要求較高的需求，最終選擇了兩種基于圖像空間的算法進(jìn)行擴(kuò)展。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于圖像空間的改進(jìn)算法，并在實(shí)際項(xiàng)目中得到了很好的應(yīng)用。與其他算法相比，我們的算法在陰影真實(shí)感和實(shí)時(shí)性方面做出了較好的平衡，實(shí)時(shí)交互性和陰影真實(shí)感效果很好的滿足了實(shí)際的需求。最后，本文對(duì)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)軟陰影發(fā)展的方向進(jìn)行了展望，針對(duì)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)軟陰影新的發(fā)展趨勢(shì)提出了一些