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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

一种基于Shadow Mapping的阴影生成改进算法

Shadow Mapping算法是目前广泛应用的阴影渲染方法,但该方法容易产生走样,特别是不能满足大规模场景中阴影的真实性和实时性要求。对此,提出一种利用平行面分割的改进Shadow Mapping算法,减少了算法运行时的缓冲空间,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。并用VS2005和OpenSceneGraph实现了算法的绘制过程,达到满意的视觉效果和生成速度。     

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.     

视点依赖的温室场景模拟与交互式漫游

为对包含日光温室的农业场景进行实时、逼真的绘制,采用基于视点的连续细节层次（LOD）来减少实际需要绘制的网格数据量,并基于包围盒技术实现了视点的碰撞检测,同时使用可见性剔除算法来加速场景渲染速度。在渲染温室内植物时,通过几何变换实现了大规模植物群体的快速构建,并在场景中使用阴影体算法来渲染阴影,生成了具有真实感的大规模温室农业场景。模拟结果表明该方法能有效地减少渲染的面元数目,大大提高了绘制速率,场景有较高的真实感,能够满足交互式实时漫游的要求。     

基于重要性采样的动态场景全频阴影实时绘制算法

由于环境光源下的柔和阴影绘制需要针对每像素对来自全景方向的上千个光源进行昂贵的可见性计算,这给实时绘制带来了巨大的挑战.在消除预计算的前提下,提出了一种环境光源下动态场景全频阴影实时绘制算法.通过基于光照强度的环境图重要性采样、场景几何信息近似采样、阴影图预滤波、BRDF重要性采样等方法,实现了环境光源下动态场景的全频阴影及其环境映射绘制.实验表明,算法可满足环境光源、场景物体及其材质动态变化的要求,并可在保证实时绘制效率的前提下,取得近似于预计算算法的绘制质量.     

Light Space Cascaded Shadow Maps Algorithm for Real Time Rendering

Owing to its generality and efficiency.Cascaded Shadow Maps(CSMs) has an important role in real-time shadow rendering in large scale and complex virtual environments.However,CSMs suffers from redundant rendering problem—objects are rendered undesirably to different shadow map textures when view direction and light direction are not perpendicular.In this paper,we present a light space cascaded shadow maps algorithm.The algorithm splits a scene into non-intersecting layers in light space,and generates one shadow map for each layer through irregular frustum clipping and scene organization,ensuring that any shadow sample point never appears in multiple shadow maps.A succinct shadow determination method is given to choose the optimal shadow map when rendering scenes.We also combine the algorithm with stable cascaded shadow maps and soft shadow algorithm to avoid shadow flicking and produce soft shadows.The results show that the algorithm effectively improves the efficiency and shadow quality of CSMs by avoiding redundant rendering. and can produce high-quality shadow rendering in large scale dynamic environments with real-time performance.     

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。     

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。     

Shadow geometry maps for alias-free shadows

Shadow maps sample scene visibility in the light source space and offer an efficient solution to generate hard shadows.However,they suffer from aliasing artifacts because of discretization errors,inadequate resolution and projection distortion.In this paper,we propose the shadow geometry map method,where a shadow depth map is augmented by storing geometry information about scenes.This leads to a new shadowrendering algorithm that combines a supersampling filter,a geometry-aware reconstruction kernel and an irregular sampling filter.Our method produces high quality alias-free and subpixel supersampling shadow rendering and retains the simplicity and the efficiency of shadow maps.We show that the algorithm pipeline is efficiently parallelized using current programmable graphics hardware and that our method is capable of generating high quality hard shadows.     

基于时空连贯性和几何简化技术的复杂场景快速消隐绘制算法

提出了一个结合层次遮挡图像缓存的快速消隐绘制算法,本算法首先利用空间连贯性对场景实行快速保守的消隐,对可能可见的近景、中景使用几何绘制,对可能可见的远景实现了基于图像和几何混合的加速绘制,实验表明,由于充分利用了空间连贯性和图像简化技术,本算法效果良好,可适合各种复杂度场景的快速绘制。     

实时三维图形平台BH_GRAPH

BH_GRAPH是一个面向视景仿真类应用系统开发人员、支持实时三维图形开发与运行的基础软件平台．它提供可扩展的软件体系结构、标准化的场景管理机制、高效率的场景处理方法、方便易用的应用程序接口,为三维图形应用系统的快速开发、高效运行提供完整的技术支撑．BH_GRAPH主要由三维视景绘制引擎、三维对象建模工具、三维场景布置工具以及一系列关键技术构成．概要介绍了BH—GRAPH各主要组成部分的软件结构、基本功能和技术特点．     

基于环境光场和漫反射光场的动态场景绘制

利用光强的可叠加性，本文提出了将光场分解为不随场景变化的子光场的思想，使得物体、光源、观察点都可自由变动的动态场景绘制也能利用基于图象的绘制技术之优势。依靠漫反射与观察方向的无关性，本文还提出了漫反射光场的四维表示法，并且利用物体对不同点光源的漫反射之间以及环境光与漫反射光之间的内在联系，只用一个单位强度的单色点光源为物体构造漫反射光场，从而节省了存储空间和预处理时间。利用其数据结构的一致性，环境光场、漫反射光场和深度场中对应点的数据被合并成５维矢量以便更有效地压缩。本文给出的绘制算法，能准确地计算出物体的颜色和场景中阴影的变化等动态场景的典型特征，从而为在低档计算机实现动态场景的实时绘制提供了理论和技术依据。