基于几何着色器的Shadow Volume实时阴影实现

通过几何着色器生成Shadow Volume实时阴影。利用几何着色器能生成新顶点与输出流的特性,将以往由CPU完成的产生封闭阴影体的计算转移到图形处理器中实现。该实现能提高算法渲染效率,可以进一步解放CPU的处理时间。比传统先由CPU生成阴影体雏形的方法更简单,性能更优秀。     

NURBS裁剪曲面绘制方法

根据NURBS曲面在u,v参数域的偏导数动态地把NURBS曲面细分成一些四边形区域,然后用双三次Bézier曲面实现这些四边形的C1连续的逼近。完成裁剪曲面绘制这个过程需要由GPU(Graphic Processing Unit)执行两遍。第一遍先由几何着色器实现裁剪曲面的三角化,再由像素着色器生成裁剪纹理。在此基础上执行第二遍,由几何着色器实现双三次Bézier面片的镶嵌,然后由像素着色器根据裁剪纹理绘制出裁剪后的NURBS曲面。采用GPU实现NURBS裁剪曲面的绘制,把大部分的计算从CPU迁移到了GPU。     

基于层渲染的CSM

为在大规模场景中产生良好的阴影效果,提出一种基于层的改进型CSM(级联阴影图)算法,通过GPU(可编程图形处理硬件)、几何着色器和层渲染的使用,分割视椎体,对每个视椎体生成阴影图,渲染阴影,解决传统的单Pass阴影图算法的走样问题和多Pass的阴影图算法CSM由于多Pass的原因使得应用的帧率几乎是以Pass数线性降低,而限制了其在大规模场景中应用的问题。实验结果表明该方法在大规模仿真系统(塔台模拟系统)下能够高效真实的渲染出阴影效果,有较高的绘制效率和真实感。     

GPU在实时阴影绘制中的应用

实时阴影在增强三维场景真实感方面起着非常重要的作用。阴影体算法是实时阴影绘制中效果非常理想的一种方法。但是随着场景复杂度的增加,该算法计算量比较大,将导致绘制效率的降低。另一方面,随着可编程GPU技术的发展,GPU的渲染速度远远大于CPU,为提高三维场景的渲染效率提供了更大的空间。在此基础上,介绍了一种在GPU上生成阴影体的方法,加速实时阴影绘制。利用图形硬件的图形处理单元（GPU）的运算能力和可编程性,将生成阴影体的大量计算从CPU转移到GPU,从而有效地提高实时阴影的绘制效率。     

GPU实现的快速分层地形渲染算法

随着GPU性能的飞速提升,越来越多的地形渲染算法能够完全由GPU实现.本文提出了一种新的完全基于GPU的地形渲染算法.该算法使用顶点着色器完成中间数据生成,在几何着色器中使用之前生成的信息完成地形的LOD操作和网格的动态生成.该算法不仅具有易于在GPU上实现的特点,同时能够提供无缝的、自适应地形起伏的渲染效果.这也顺应了图形学的主流:将图形计算或对几何体的操作从CPU转移到GPU上,从而做到无需CPU的干预,降低数据传输量,节约通信带宽的目的.实验证明,该算法适合于处理较大规模地形块.     

基于GPU的医学图像快速面绘制

提出了一种医学图像快速面绘制的方法,该方法将新一代图形处理器GeForce 8800的特性和MC（Marching Cubes）算法相结合。利用几何着色器的数据批处理能力在每个立方体中提取等值面并生成三角形带;在片段着色器上采用Phong光照模型对生成三角形渲染显示。建模和显示过程均在GPU上完成,对CPU的依赖低。实验表明,在保证绘制效果的前提下,该方法可在通用PC平台上实现大小为512×512×400的CT数据的实时建模,有很好的实用价值。     

实时阴影算法及实现

简述三维图形中实时阴影的几种算法。主要讨论根据指定条件分别用zpass和zfail算法生成阴影体的算法思想以及实现过程，最后给出该算法基于OpenGL的代码。     

大规模虚拟环境中实时阴影生成技术

为了解决大规模场景中阴影生成的真实性和实时性问题,通过平均分割和对数分割相结合的方法,利用平行于视觉投影面的分割面将视截体划分成不同的深度部分;然后对每个分割部分生成对应的阴影图;最后利用多个阴影图代替单个阴影图进行渲染。这种方法既减少了运行时的缓冲空间,又提高了阴影质量,尤其适合于动态大规模环境中实时阴影的生成。用VS2005和OpenSceneGraph实现了算法的绘制,达到满意的视觉效果和生成速度。     

基于GPU的网格模型平滑阴影的实时绘制

为了绘制边界平滑的阴影效果,增强虚拟场景的真实感,提出一种基于GPU的平滑阴影实时绘制的算法.该算法通过重新定义阴影轮廓线得到网格模型上的精确阴影轮廓边界,利用阴影体算法获得边界平滑的阴影区域;阴影轮廓线的计算生成及阴影Ⅸ域的绘制等过程利用GPU进行加速,可以实时绘制物体的阴影区域.实验结果表明,文中算法生成的阴影边界比已有算法更加平滑,并且在效率方面强于其他算法.     

车辆阴影消除算法

讨论一种结合车辆阴影自身特征和阴影几何模型的阴影消除算法。使用VC 6.0结合OPENCV平台实现。该算法在分析车辆阴影自身特征的基础上,结合阴影几何模型,对相关像素按照提取出的车道线的方向进行坐标变换,在新的坐标系下寻找阴影与车身的边界位置后对阴影进行切除,然后再变换回原坐标系下,实验结果表明该方法对车辆阴影的去除效果很好。     

基于GPU的近似软影实时绘制

通过对阴影图算法进行扩展,提出一种完全基于GPU的近似软影实时绘制算法,它是一种3遍算法:第一遍从光源中心计算场景的深度图;第二遍采用几何着色器提取物体的轮廓边,同时在轮廓边上生成新的几何图元,利用硬件自动插值功能向外绘制线性近似半影图,并根据第一遍得到的深度图在像素着色器中对背面轮廓形成的半影区进行剔除;对于重叠的半影区设定片元的伪深度值,利用硬件进行自动融合.第三遍分别查询深度图和半影图,确定场景的本影区以及半影区中像素的亮度,从而得到面光源照射下场景的近似软影效果.     

Perception-motivated multiresolution rendering on sole-cube maps

This paper presents a novel GPU-based multiresolution rendering on sole-cube maps (SCMs), which is a variant of geometry images built upon spherical parameterization. Given spherical parametrization of a manifold mesh, the sphere domain is gnomonically projected to a closed cube, which constitutes the 6-chart sole-cube maps. A quadtree structure of SCMs and normal map atlas are then constructed by using the regular re-sampling. Then, by packing the quadtree nodes into the SCMs texture atlas, a new parallel multiresolution rendering is processed on the latest GPU in two rendering passes: the multiresolution node selection in fragment shader; the triangulation in vertex shader followed by the node culling operation in geometry shader. The proposed approach generates adaptive mesh surfaces dynamically, and can be fully implemented in GPU parallelization. The proposed scheme alleviates the computing load of multiresolution mesh refinement on CPU, and our GPU-based multiresolution rendering is demonstrated with a variety of examples. Our user study confirmed that the visual quality of the SCMs multiresolution rendering, in comparison with the meshes/geometry images rendering, is also highly efficient especially for complex models in large-scale virtual environment.     

利用反向投影实现的实时软阴影映射算法

基于阴影映射算法,提出一种利用反向投影实现的实时软阴影的新算法。算法对每个光源都产生对应的阴影图,使用阴影图作为对场景的离散化表示,引入可见因子来计算场景点的亮度信息,并采用GPU片元着色、层次阴影图、自适应精度等方法加速阴影渲染。实验表明,算法非常适合于实时渲染复杂、动态的场景,可以很好地处理遮挡物的融合,并且很容易在可编程图形硬件上实现。     

一种基于GPU的预计算辐射度传递全频阴影算法

针对基于CPU的实时渲染全频阴影算法中内存使用效率低下、CPU运算能力消耗严重等问题，提出了基于GPU的改进算法．在预计算过程中使用基于小波变换的预计算辐射度传递（PRT）算法生成PRT矩阵，然后将其编码为易于被GPU使用的稀疏形式；在渲染过程中使用具有高度并行性的片断渲染器程序进行稀疏矩阵向量快速乘法计算，以求得最终渲染结果．相对于目前基于CPU的相应算法，算法充分利用了GPU的并行计算能力，平衡了CPU与GPU之间的负载，并同时降低了内存消耗．在一般情况下，算法可以获得超过一个数量级的性能提升．     

基于GPU粒子系统的大规模雨雪场景实时模拟

基于粒子系统的雨雪模拟大幅提高了三维场景的真实感,但传统的基于中央处理(CPU)的粒子系统的渲染效率难以达到在大规模场景中进行雨雪渲染的要求.为此,提出了一种基于GPU的粒子系统来渲染雨雪场景的算法.该算法在视点前的一个固定区域内产生和绘制粒子,在顶点着色器中进行粒子属性的更新,在几何着色器中将粒子从点扩展为矩形,并对每一帧中的粒子的属性进行缓存处理,保证了粒子属性更新的连续性.此外,采用多幅雪花纹理与粒子随机组合,使雪花效果符合多样性和随机性.实验结果表明,该算法能在大规模场景中进行雨雪效果的实时渲染,并有较高的真实感.     

深度剥离与GPU结合的近似软影算法

针对基于阴影图算法扩展的一些近似软影算法中存在的只考虑外半影区而导致的本影区过多估计的问题,提出了一种深度剥离与GPU结合的近似软影实时绘制算法。算法利用GPU的几何着色器来提取场景物体的轮廓边并生成内半影和外半影图元,进而得到整个内外半影颜色图和深度图,最终阴影绘制的时候通过参考阴影图和内外半影图来确定每个可见像素的明暗值,从而得到比以往算法较真实的绘制效果,算法完全在GPU中实现。实验结果表明,对相对不复杂的场景,该算法可以生成较真实的软影效果,且绘制帧率完全达到实时。     

基于CUDA的边遍历算法

基于几何着色器的边遍历算法效率主要受色器硬件规格的影响。为此,提出一种基于CUDA的边遍历算法,使用CUDA模拟实现顶点着色器与几何着色器功能,避免硬件限制。同时针对CUDA内存高效读取的合并访问要求,提出二步骤的三角形网格顶点分块、重排序算法,优化几何着色器模拟时顶点数据的读取。实验结果证明,与现有最优算法相比,该算法可获得更高的速度提升。