快速反投影软影绘制算法

针对已有的软阴影映射技术允许在使用一张阴影贴图的条件下对复杂的动态场景实时渲染出比较真实的软影,而在处理大面积软影时算法的执行效率不高的问题,通过创建一种新的边界存储结构,提出了一种快速软影生成算法.该算法是一种3遍算法:第一遍从光源中心计算场景的深度图;第二遍采用边缘提取算子对深度图进行滤波,找到所有可能的边界点;第...     

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。     

近似软影下的三维增强绘制

针对目前的三维增强绘制方法尚未涉及阴影效果这一现象,提出一种新的包含近似软影效果的三维增强绘制算法.针对简单光照场景,设计了一种新的尺度函数,应用该尺度函数调整每个像素的光亮度值,使得物体的表面细节看上去更加凸显;在此基础上引入近似软阴影效果,利用GPU的几何着色器提取物体的轮廓边生成近似半影区,通过调整半影区的衰减参数来控制半影区的大小和亮度,可以使软阴影变得更黑更集中.实验表明应用该方法可以得到整个三维场景一致增强的效果.     

混合软影绘制算法

实时软影映射算法能够使用一张阴影映射图绘制出复杂动态场景的真实的软影效果.结合物体空间和图像空间的算法,提出一种在物体空间中提取面光源轮廓边的方法;然后利用面光源轮廓边的属性,提出一个在图像空间中确定轮廓边像素走向的方法;最后反投影拟合的轮廓边计算最终的几何可见性.实验结果表明,本文算法减少了提取轮廓边的消耗,提高了绘制效率;增加了拟合轮廓边的精度,提高了绘制效果.     

基于轮廓边拟合的软影映射算法

针对实时软影映射算法在绘制大面积光源时绘制效率不高的问题,提出一种基于轮廓边拟合的快速软影映射算法.该算法在场景阴影映射图中的固定尺寸的块内拟合轮廓边直线,并用一种层次化的数据结构来保存拟合的轮廓边直线;再利用反投影轮廓边直线的方法快速地计算着色点的可见性,生成真实的软影效果.实验结果表明,与现有的算法相比,文中算法在不显著降低软影质量的基础上有效地提高了绘制效率.     

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.     

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。     

基于自适应可见性滤波的近似软影绘制

针对全局光照下的物理正确软影绘制较难满足交互性的难题,提出体现遮挡对象 空间位置远近关系的可变半影近似绘制算法。首先,以光源中心点为参照通过基于光线跟踪的 遮挡测试方法生成二值光源可见性图;并提出每个可视场景点对应自适应可见性空间平滑滤波 器宽度的确定方法;然后执行带掩模计算的自适应可见性滤波来获得从可见区到非可见区平滑 过渡的可见性因子;最后在光线跟踪流程中使用可见性因子动态调制相应可视场景点不考虑遮 挡的直接光照值,再加上间接光照得到高真实感软影。实验结果表明：该算法效果与物理正确 阴影在柔和度方面非常接近,容易绘制镜面反射间接光照,且测试场景的帧率在 30 帧/秒以上, 满足交互性要求。     

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.     

基于GPU真实感毛发绘制

基于毛发的多层纹理表达方法,提出一种毛发实时绘制方法.该方法充分利用图形处理器的绘制功能,不仅能对毛发进行高精度快速的光照计算,而且能够高效地模拟毛发间的自阴影效果以及物体其他部分在毛发上遮挡形成的软影现象,以增强毛发的真实感效果.实验结果表明,该方法能够实时处理中等规模的模型,这对于毛发物体在电影、游戏和虚拟现实等领域的应用具有重要的价值.     

基于圆盘近似的动态场景柔和阴影实时绘制

采用圆盘对物体表面进行近似,对每个圆盘形成的遮挡使用椭圆遮挡域表示,预计算过程中根据每个椭圆遮挡域参数进行采样并用球面调和系数表示,同时将其转换为对数,对采样数据采用主元分析方法进行压缩;在绘制的过程中,根据圆盘的法线、半径以及和阴影接收点之间的相对位置确定其椭圆遮挡域的值,然后采用球面调和指数算法进行累积.该方法将圆盘近似算法和球面调和指数算法相结合,能够灵活地描述柔性物体以及较薄的物体形成的柔和阴影.     

Rendering Soft Shadows using Multilayered Shadow Fins

Generating soft shadows in real time is difficult. Exact methods (such as ray tracing, and multiple light source simulation) are too slow, while approximate methods often overestimate the umbra regions. In this paper, we introduce a new algorithm based on the shadow map method to quickly and highly accurately render soft shadows produced by a light source. Our method builds inner and outer translucent fins on objects to represent the penumbra area inside and outside hard shadows, respectively. The fins are traced into multilayered light space maps to store illuminance adjustment to shadows. The viewing space illuminance buffer is then calculated using those maps. Finally, by blending illuminance and shading, a scene with highly accurate soft shadow effects is produced. Our method does not suffer from umbra overestimation. Physical relations between light, objects and shadows demonstrate the soundness of our approach.     

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。     

GPU在复杂场景的阴影绘制中的应用

通过有效利用图形硬件的图形处理单元（GPU）的运算能力和可编程性，将人量计算从CPU分离出来。在GPU上采用顶点和片元程序进行阴影计算，从而加速复杂场景阴影绘制。选择图像空间阴影算法进行GPU加速绘制。用Cg图形编程语言和OpenGL实现了算法的绘制过程，能够满足通用的复杂3D场景应用的需要，达到满意的实时绘制效果。     

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．     

一种基于GPU 的弹坑实时绘制方法

为解决动态地形绘制过程中高逼真性与实时性这一矛盾,提出一种基于GPU 的动 态地形实时绘制方法。首先基于Geometry Clipmaps 算法构建地形层次结构,然后在更新过程 中引入真实物理模型与过程纹理映射相结合方法,以使最终绘制的地形达到更为逼真的效果。 为验证该方法的有效性,模拟了炮弹在草地上爆炸形成的弹坑效果,并与基于ROAM 算法绘制 的弹坑效果在绘制三角形数量、平均帧速率及CPU 占用率3 个方面做了对比。实验结果表明, 所提方法能够有效减少绘制的三角形数量,并能获得较高的帧速率及逼真度,满足动态地形绘 制对于高逼真性和实时性的要求。