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实时动态软阴影技术研究与应用

作　者: 王英
导　师: 卢光辉
学　校: 电子科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 实时动态软阴影阴影映射透视阴影映射百分比渐进阴影过滤基于PSSM的分层PCF
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 76次
引　用: 1次
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内容摘要

阴影是不透明的物体阻挡光线而产生的黑暗范围。阴影作为现实生活中物体对于光源照射的投影,已经成为计算机图形渲染中增强真实感的一个不可缺少部分。阴影的边界部分可以帮助人们理解物体的外形,以及物体的相对位置。因此国内外对于实时动态软阴影的研究也就越来越多。阴影的主要算法有阴影映射算法与阴影体算法,由于阴影体算法开销很大,所以目前最流行的算法为阴影映射算法。本文对于实时动态软阴影的研究主要分为了下面三个方面:首先,对于实时动态软阴影的各种算法进行了分析与研究:1.分析与研究阴影映射算法,阴影映射算法是一种基于图像空间的阴影生成技术。阴影映射算法的基本原理是通过两次渲染来得到阴影。2.分析与研究透视阴影映射算法,该算法通过透视后空间,产生透视阴影映射,对于近处物体提供高分辨率而远处物体则提供较低分辨率,一定程度上解决了透视走样的问题。3.分析与研究光源空间透视阴影映射,该算法为阴影映射算法与透视阴影映射算法的一种折中算法。其次,提出了基于平行平分阴影映射的分层百分比渐进过滤算法。首先分析与研究平行平分阴影映射算法,接着分析与研究百分比渐进过滤算法。最后将平行平分阴影映射算法与百分比渐进过滤算法相结合,提出了基于PSSM的分层PCF算法。对于基于PSSM的分层PCF算法每张深度图的采样区域尺寸的选择提出了用户选择和基于半影的等比渐进两种方式。基于PSSM的分层PCF算法能够很好地模拟实时软阴影效果,对较复杂的几何体的阴影的绘制在保证阴影质量的情况下又能达到较为满意的实时渲染效率,为实时虚拟环境的阴影生成提供了有效的解决途径。最后,将实时动态软阴影模块应用到了场景编辑器中。首先介绍RomansStudio场景编辑器的功能模块。其次对实时动态软阴影的功能模块,关键类进行分析、设计和实现。接着分析了实时动态软阴影模块在场景编辑器的设计与应用。最后将实时动态软阴影模块应用到场景编辑器中并给出了实验的结果分析。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-15
  1.1 虚拟场景中实时动态软阴影研究的意义与发展概况  10-12
    1.1.1 课题背景与研究意义  10-11
    1.1.2 实时动态软阴影的发展概况与研究趋势  11-12
  1.2 论文研究的主要内容  12-13
  1.3 论文的章节组织  13-15
第二章实时动态软阴影的相关概念与理论基础  15-33
  2.1 阴影的相关概念与分类  15-19
    2.1.1 阴影的相关概念  15-16
    2.1.2 阴影的分类  16-19
  2.2 实时动态软阴影的理论基础  19-32
    2.2.1 渲染管线  19-27
    2.2.2 图形API  27-32
  2.3 本章小结  32-33
第三章实时动态软阴影的相关算法  33-48
  3.1 实时动态软阴影算法的起源与发展  33-34
  3.2 阴影映射算法SM  34-38
    3.2.1 阴影映射  34-36
    3.2.2 阴影映射算法的优缺点  36-37
    3.2.3 阴影映射透视走样分析  37-38
  3.3 透视阴影映射算法PSM  38-43
    3.3.1 透视阴影映射  38-39
    3.3.2 透视后空间的光源变换  39-41
    3.3.3 阴影的构造  41-42
    3.3.4 透视阴影映射的优缺点  42-43
  3.4 光源空间透视阴影算法LiSPSM  43-47
    3.4.1 光源空间透视阴影映射  43-45
    3.4.2 透视走样分析  45-46
    3.4.3 光源空间透视阴影映射优缺点  46-47
  3.5 本章小结  47-48
第四章基于平行平分阴影映射PSSM 的PCF 改进算法  48-67
  4.1 平行平分阴影映射PSSM  48-54
    4.1.1 平行平分阴影映射  48-50
    4.1.2 视锥体的分割  50-52
    4.1.3 光椎体的分割  52-53
    4.1.4 总结  53-54
  4.2 百分比渐进阴影过滤PCF  54-57
    4.2.1 百分比渐进阴影过滤  54-56
    4.2.2 过滤点的选择  56
    4.2.3 PCF 算法的优缺点  56-57
  4.3 基于PSSM 的分层PCF 算法  57-61
    4.3.1 基于PSSM 的分层PCF 算法思想  57-59
    4.3.2 PCF 采样区域尺寸Fi 的选择  59-61
  4.4 基于PSSM 的分层PCF 算法实现步骤  61-64
    4.4.1 基于PSSM 的分层PCF 实现步骤  61-62
    4.4.2 程序部分代码  62-64
  4.5 实验结果与分析  64-65
  4.6 本章小结  65-67
第五章实时动态软阴影在场景编辑器中的应用  67-89
  5.1 Romans Studio 场景编辑器介绍  67-75
    5.1.1 Romans Studio 场景编辑器功能模块  67-72
    5.1.2 场景编辑器阴影管理模块  72-75
  5.2 实时动态软阴影模块  75-83
    5.2.1 实时动态软阴影模块功能分析  75-76
    5.2.2 实时动态软阴影模块关键类  76-81
    5.2.3 动态实时软阴影模块流程  81-83
  5.3 实时动态软阴影模块在场景编辑器中的应用  83-86
    5.3.1 API 用户用例图  83-84
    5.3.2 场景编辑器中阴影管理与实时动态软阴影的调用关系  84-86
  5.4 实验结果与分析  86-88
  5.5 本章小结  88-89
第六章总结与展望  89-91
致谢  91-92
参考文献  92-96
个人简历及读硕期间的研究成果  96-97

实时动态软阴影技术研究与应用

内容摘要

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