室內(nèi)場(chǎng)景實(shí)時(shí)陰影繪制算法的研究和應(yīng)用.pdf

1、陰影不僅可以反映物體的自身形狀，而且可以反映物體間的相對(duì)位置關(guān)系。在三維室內(nèi)場(chǎng)景真實(shí)感渲染中，陰影的效果是不可缺少的。三維虛擬家裝是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在家裝領(lǐng)域的一個(gè)新的應(yīng)用，本文以虛擬家裝軟件為應(yīng)用平臺(tái)，探討了室內(nèi)實(shí)時(shí)陰影繪制算法。
　　 本文首先研究了全局光照環(huán)境下的室內(nèi)場(chǎng)景的陰影渲染方法。在全局光照環(huán)境下，考慮了球面環(huán)境映照模型，采用了基于球面調(diào)和函數(shù)對(duì)場(chǎng)景中的物體進(jìn)行逼近；結(jié)合預(yù)計(jì)算輻射度算法，為動(dòng)態(tài)場(chǎng)景事先計(jì)算陰影域，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)

2、景陰影的精確繪制。該算法陰影渲染效果柔和，虛擬場(chǎng)景繪制逼真，適合于高真實(shí)感場(chǎng)景的靜態(tài)渲染。但是由于預(yù)計(jì)算量過(guò)于龐大，耗時(shí)較長(zhǎng)，較難滿足虛擬家裝的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)渲染功能。
　　 為了滿足虛擬家裝軟件的陰影渲染的實(shí)時(shí)性，本文研究了局部光照模型。在局部光照環(huán)境下，比較了陰影體(Shadow Volumes)和陰影圖(Shadow Maps)算法的優(yōu)缺點(diǎn)。其中陰影圖算法是完全基于圖像空間計(jì)算陰影，因此該算法的效率比較高，但是也保留了圖像空間

3、算法的局限性，會(huì)出現(xiàn)鋸齒和走樣問(wèn)題。本文采用了百分比漸近過(guò)濾技術(shù)(Percentage-Closer Filter, PCF)對(duì)硬陰影進(jìn)行優(yōu)化，并探討了基于泊松碟采樣的PCF濾波技術(shù)。PCF算法雖然可以通過(guò)增加采樣次數(shù)對(duì)陰影邊緣鋸齒進(jìn)行反走樣，但是采樣次數(shù)增加會(huì)降低執(zhí)行效率，而且不能生成柔和的軟陰影。
　　 為了能夠生成效果柔和的軟陰影，本文引入了Randima Fernando的百分比漸近軟陰影(Percentage-Clos