一种基于阴影图的实时软阴影算法

提出了一种基于阴影图技术的实时软阴影生成算法。首先为场景中遮挡物、接收面计算深度缓存,并离散遮挡物成许多微面;接着计算每个微面的阴影深度值,估计微面的可见度;最后计算微面半影范围,将软阴影图投影回场景中,得到实时软阴影。实验结果表明该算法对复杂物体在保证绘制视觉效果的同时,能达到令人满意的帧速率,从而为更复杂场景的实时软阴影绘制提供了有效的解决途径。     

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.     

透视-曲变阴影图

文中提出一种高质量硬阴影生成算法——透视-曲变阴影图(P-DSMs)算法,其使用曲变阴影图(DSMs)算法和LiSPSMs算法进行相互改进,结合了DSMs和LiSPSMs 2种算法的优点.首先使用DSMs对LiSPSMs的阴影生成结果进行了优化,降低了阴影生成时对近切面参数的依赖性;然后利用LiSPSMs弥补DSMs自身对视点无关方面的缺陷,即当视点靠近阴影时DSMs阴影质量不够理想.文中方法利用采样重分布思想去除阴影边缘走样,对视点信息的变化具有良好的适应性.实验结果表明,P-DSMs算法能结合视点信息动态地优化阴影生成质量,即使在视点十分靠近阴影时也能渲染出高质量的阴影.     

基于高度梯度图的微结构表面阴影绘制方法

针对带有微结构表面的几何模型建模困难、模型复杂度高,导致现有阴影绘制算法效率差的问题,提出一种基于高度梯度图的阴影实时绘制方法.为实现实时渲染,首先给出一种微结构描述模型,通过将微结构高度场映射到低精度模型表面来描述复杂微结构模型;然后定义微结构高度梯度图,并据此构建可见点的局部最高点集合.在阴影绘制阶段,通过实时计算梯度空间局部最高点集合遮挡来生成细节阴影.整个阴影绘制算法在图像空间完成,较好地利用了延迟着色的思想和GPU并行计算的特点,可呈现可变形物体在动态场景中的自阴影效果.     

实时绘制中的阴影贴图反走样算法研究

阴影是实时绘制中增强场景真实感的有效方法,阴影贴图是目前应用最广泛的动态阴影实时绘制方法,但不可避免地具有基于图像方法的固有走样缺点。分析已有阴影贴图算法中走样的种类与成因,根据走样的影响因素,要想减弱阴影边界走样,就必须提高屏幕对深度纹理的采样率。基于此思路,设计并实现一种基于空间平行分割的新的阴影贴图反走样方法,综合对数分割与平均分割的优点提出新的场景划分方法,并设计外接球的坐标变换方法,最后开发了原型系统对所开发的阴影贴图反走样算法进行实验分析。实验结果表明,在满足实时绘制效率需求的前提下,采用的方法可以有效解决阴影走样问题,改进场景的绘制效果。     

基于数据修正的实时阴影反走样算法

基于百分比渐近滤波（PCF）算法,提出一种改进的实时阴影反走样算法——数据修正PCF算法,其主要思想是在双线性插值滤波前对插值的数据进行必要的修正,从而消除阴影中的一些锯齿形走样现象．该算法利用像素渲染器PS2．0在图形硬件上实现．从实例图片可以看出,文中算法产生的许多阴影边界走样现象得到了明显的改善．     

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。     

高次幂函数逼近的阴影图反走样算法

针对传统阴影图算法由于阴影贴图分辨率的约束而在阴影的边缘会出现走样现象的问题,提出一种基于高次幂函数逼近的预滤波阴影图反走样算法.该算法使用高次幂函数来逼近传统阴影图中的深度比较函数,并对高次幂函数进行泰勒展开,在展开的各项上分别进行预滤波;在绘制过程中,利用泰勒展开式计算得到的数值代替传统阴影图中的深度比较函数得到的二值结果,从而实现了对阴影边缘的反走样.实验结果表明,该算法在现有图形硬件中能够达到很好的效果.     

改进的实时反走样透视阴影图算法及实现

为解决透视阴影图算法中,物体被非线性比例导致愈加明显的自阴影或表面波纹现象,提出一种基于GPU的实时反走样透视阴影图改进算法。该算法结合透视阴影图算法以及D.Weiskopf的dual depth layers算法,通过采用GPU深度剥离技术采样场景的双层深度值信息,并引入自适应偏移量zbias来计算场景的深度偏移量。该算法采用C语言实现,同时使用GPU顶点渲染器和像素渲染器编程有效避免程序复杂度。实验结果表明,该改进算法较好解决了透视阴影图的自阴影问题,提高了渲染阴影质量。     

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。     

基于GPU的水底阴影

水体的折射使水底阴影产生了扭曲,无法使用常用的阴影生成算法来直接产生水底阴影．提出一种基于GPU的快速水底阴影生成算法,其充分利用了GPU并行处理像素的能力．首先使用普通阴影算法产生水面阴影贴图,然后根据简化的折射公式快速计算出阴影贴图中每个阴影像素点的折射方向,最后利用地形连续性估算出阴影折射线和水底地形的交点来生成水底阴影贴图．实验结果表明,该算法能够在高帧速率的情况下产生真实的视觉效果,非常适用于三维游戏等实时性要求较高的应用．     

方差阴影图中的光渗现象消除算法

方差阴影图算法使用概率的方法计算像素被遮挡的上限概率,通过对深度图滤波的方法来有效地减少阴影图算法中的走样问题,但在深度比较复杂的场景中方差阴影图算法会出现光渗现象,即在应该是阴影的区域却有了亮度.文中使用最小-最大阴影图来辅助消除方差阴影图中的光渗现象,在对深度纹理进行滤波的同时生成一个最小-最大阴影图;在实时绘制场景时,利用最小-最大阴影图来辅助判断当前片元是否完全处在阴影区域内部,由此生成更真实、更准确的阴影.该算法可以很容易地添加到已有的方差阴影图算法的片元处理程序中,并且不会对原有阴影的柔和边界以及绘制的帧率产生影响.     

一种基于点光源的三维阴影的实时生成算法

阴影的生成在体现虚拟现实环境的真实感程度方面起着重要的作用,但现有生成阴影的算法普遍速度较慢,不能适应实时绘制的要求.该文提出了一种基于点光源的实时生成三维阴影的算法.该算法的基本思想是基于在一个复杂的虚拟环境中,某一时段内只有少数多边形相对于光源发生形状的改变,从而导致相应阴影计算的改变,而大多数多边形相对于光源是静态的.这样就有可能针对静态物体与动态物体分别作不同的处理,使尽可能少的多边形参与阴影计算.方法是,先用Tiling方法对静态场景进行预处理,确定相关阴影多边形集合,然后用SVBSP(shad     

基于梯形阴影映射技术的平截头体交汇算法

阴影映射是在三维计算机图形中加入阴影的过程,在三维动画中有广泛的应用,但该算法容易产生走样,使用一种基于梯形阴影映射的平截头体交汇算法,对阴影映射进行了反走样处理。实验表明,该方法对于阴影映射分辨率和它们之间平滑过渡的总体能够有很好的把握和控制,能够生成高质量的阴影。     

Soft Shadow Maps: Efficient Sampling of Light Source Visibility

Shadows, particularly soft shadows, play an important role in the visual perception of a scene by providing visual cues about the shape and position of objects. Several recent algorithms produce soft shadows at interactive rates, but they do not scale well with the number of polygons in the scene or only compute the outer penumbra. In this paper, we present a new algorithm for computing interactive soft shadows on the GPU. Our new approach provides both inner‐ and outer‐penumbra for a modest computational cost, providing interactive frame‐rates for models with hundreds of thousands of polygons. Our technique is based on a sampled image of the occluders, as in shadow map techniques. These shadow samples are used in a novel manner, computing their effect on a second projective shadow texture using fragment programs. In essence, the fraction of the light source area hidden by each sample is accumulated at each texel position of this Soft Shadow Map. We include an extensive study of the approximations caused by our algorithm, as well as its computational costs.     

基于调和映射的约束纹理映射方法

传统的约束纹理映射方法大都建立在迭代优化的基础上,给出的解多为近似解．为此,提出了一种基于调和映射的约束纹理映射方法,利用该方法可以得到约束纹理映射问题的一个形式化精确解．由于调和映射具有保持映射能量最小的良好性质,因此该方法能够最小化纹理映射的形变;另外,约束的纹理映射是个大交互量的工作,埘映射效果的优化调整非常重要,提出的自适应局部邻域调整方法能够实现映射效果的实时优化．该方法鲁棒并且效率高,实验结果表明利用该方法能够取得良好的绘制效果．     

一种铅笔滤镜生成算法及其在GPU上的实现

提出了一种基于卷积算子的铅笔滤镜生成算法,通过分析真实铅笔纹理的结构特征,抽象出铅笔笔画的简单数学模型.根据该模型可以方便地确定其对应的笔刷模板(卷积算子),进而获得用户所需要的铅笔纹理.本文将该算法与图形处理单元(GPu)相结合,借助于GPU的硬件加速功能成功地实现了对视频图像的实时铅笔画风格绘制.