基于GPU的光源空间平行分割阴影图算法

针对平行分割阴影图算法中当光线方向与视线方向不垂直时,场景中对象被冗余渲染到多层阴影图中的问题,提出一种基于GPU的光源空间平行分割阴影图算法.在光源空间中,利用光源视锥体将场景划分为不相交的多层区域,利用GPU为各层生成阴影图,以确保场景采样点不在多层阴影图中重复出现;同时给出了一种快速综合场景阴影效果的绘制方法,通过避免判断像素层次的操作提高了GPU的利用率.实验结果表明,文中算法解决了平行分割阴影图算法的冗余渲染问题,提高了渲染效率和场景阴影质量.     

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。     

视野驱动的自适应阴影图

阴影图是当前实时阴影绘制中的一种经典算法。该算法基于图像空间,当有限分辨率的阴影图映射到较大场景中时,就会由于采样不足造成锯齿形变走样。提出了一种实时的反走样阴影图算法,该算法首先获取当前视点所能够看到的场景范围,然后绘制该范围内的阴影图,并映射到场景中生成实时阴影。该方法同经典的阴影图算法相比,避免了场景中不必要的阴影绘制,提高了阴影图的利用率,反走样的效果很好。而且,该方法只需要绘制一到两幅阴影图,算法的实时性很强,可以满足一个上百万面片的大规模场景中实时阴影绘制的需要。     

软阴影算法及实现

提出了一个实时软阴影算法。首先以光源为视点生成包含场景深度信息的“阴影映射图”,然后从观察者视点将场景渲染到一个屏幕纹理缓冲中,进而对此纹理采用percentage closer filtering (PCF)策略进行反走样,最后采用高斯滤波对阴影进行模糊处理。该算法不仅得到了较好的软阴影效果,并且也有较好的实时性,可适应实时动态变化场景的需求。     

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。     

融合阴影图和深度划分阴影体的阴影渲染算法

阴影图算法可以简单、快速地渲染硬阴影,但该算法渲染的硬阴影会在边缘区域出现锯齿状走样。受此影响,基于阴影图算法渲染的柔和阴影,在小尺寸半影区域依然可能会出现锯齿状走样。因此,要渲染无走样的柔和阴影,需要精确计算阴影边缘区域的着色点对点光源的可见性。深度划分阴影体算法可以精确地计算着色点对点光源的可见性,但其不仅在效率上不及阴影图算法,还无法实现柔和阴影渲染。针对上述问题,提出一种融合阴影图和深度划分阴影体的阴影渲染算法,对处于阴影边缘区域的着色点,使用深度划分阴影体算法精确计算该着色点对点光源的可见性;对其他着色点,使用阴影图算法快速计算该着色点对点光源的可见性。最后,将着色点的可见性值存储在可见性图中并滤波即可实现无走样柔和阴影的渲染。     

阴影绘制中的PSSM与VSM混合算法

在三维阴影绘制中,平行分割阴影图( PSSM)算法存在第一个分割区域过小而导致锯齿现象的缺陷,方差阴影图( VSM)算法则会引起严重的光渗现象。针对以上不足,提出一种结合PSSM与VSM的混合算法。通过设置扩大系数解决PSSM算法首个分割区域不足的问题,加入模糊处理,重复渲染过渡区域,以减少边界锯齿现象,采用MRT技术减少VSM算法在渲染时引起的光渗现象。由分割方法、渐进方式、纹理大小及混合算法阴影图绘制效果等方面的实验结果表明,与PSSM等算法相比,该算法绘制的阴影图质量有较大提高。     

一种基于GPU的柔和阴影实现方法研究

阴影是虚拟环境中真实感的重要特征。由于并行分割的阴影贴图算法的通用性和效率,它对大规模复杂的虚拟环境中的实时阴影渲染起了重要作用。但是对于塔台仿真系统这样的大规模动态场景,锯齿现象依然存在,利用差值阴影贴图等方法,对其效果进行了改进,并利用GPU强大的浮点数运算能力和并行处理能力加速了阴影的实现,有效地保证了阴影的真实性和实时性。实验结果表明生成的阴影边缘柔和,抗锯齿效果好,有效地解决了偏离和光渗问题,达到了实时仿真的要求。     

多层阴影图轮廓边背投软影算法

在场景深度和物体分布复杂时,针对轮廓边背投软影算法中的可见性因子计算存在误差,从而导致过阴影和光渗等绘制瑕疵的问题,提出一种基于掩码的多层阴影图遮挡物轮廓边背投软影算法.该算法通过计算光源掩码的深度复杂函数获得更准确的可见性因子,解决了轮廓边背投软影算法中存在的过阴影问题;将光源掩码计算与多层阴影图结合以解决光渗问题,最终生成更高质量的光滑软影.实验结果表明,在保证绘制效率的前提下,文中算法可以产生更为准确、真实的软影效果.     

基于GPU的大规模场景实时阴影绘制

阴影绘制中,阴影图算法因不依赖于场景,绘制效率高已成为了大规模实时阴影绘制的主流算法。针对平行分割阴影图算法存在首个分割区域过小,而方差阴影图存在"光渗"问题,细致分析了在大规模场景中,实时阴影绘制的各种改进算法,提出了一种基于平行分割阴影图算法和方差阴影图算法结合的混合算法。实验结果表明,新的混合算法既提高了阴影绘制效率,又明显改善了阴影的质量。