大规模场景中实时阴影的绘制

为解决大规模场景中绘制实时阴影的问题,提出优化的阴影体算法.通过访问场景模型的最简单LOD,获得轮廓边缘的检测数据.采用删除面内边的方法有效提高轮廓边缘的检测效率.根据模型的位置,选用基于CPU的Z-Pass方法或基于顶点着色器的Z-Fail方法渲染阴影.优化算法在航海模拟器大规模场景的应用表明,利用该算法绘制的阴影效果满足实时性和真实感的要求.     

自适应实时阴影算法研究与实现(英文)

提出一种有效的自适应阴影算法。该算法首先用多个有不同深度的阴影图来替换传统的一个阴影图,然后在绘制场景到屏幕之前,将场景绘制到一个屏幕缓冲纹理中,对其进行PCF和模糊处理,最后生成阴影。实验表明,该算法简单实用,不仅能够在保证大规模场景绘制速率的同时,生成令人满意的逼真实时阴影,还能达到在大规模场景中实时绘制阴影的效果。     

在Vega中实现基于PCF算法的反走样阴影

为了解决基于Vega平台进行虚拟现实开发时的阴影绘制和阴影优化难题,通过剖析阴影生成技术,利用Vega的回调机制,调用OpenGL实现了Vega环境中的实时阴影绘制。由于深度纹理的分辨率不够,造成了阴影边缘的锯齿状走样,通过PCF算法来增加阴影边缘的采样率,可以得到边缘模糊的反走样阴影。在Vega中通过GLSL语言,编写顶点处理和着色片元程序。利用GPU阴影映射硬件的加速性能,实现了边缘优化的实时反走样阴影。实践证明,基于PCF算法的反走样阴影满足基于Vega平台进行虚拟现实开发的要求,能大大提升虚拟现实应用的沉浸感和真实感。     

大规模实例化场景的实时动态阴影生成算法

提出一种新的阴影生成算法,能用很小的代价快速生成同一模型大量实例的实时动态阴影.实验结果表明,对于实例数量很多的情形,此算法绘制阴影的速度比传统的实时阴影算法快一两个数量级.     

图形硬件加速的实时阴影生成方法

针对虚拟环境中阴影计算时间耗费较大的问题,提出了利用图形硬件特性加速阴影绘制的方法.算法基于图像空间,采用三遍绘制方法.第3遍绘制用于计算物体的真实感光照,并对阴影边界的走样现象进行了处理.利用硬件的图形处理单元GPU的处理能力和OpenGL特性扩展,在GPU编程和通用OpenGL实现两个层次上进行了实验,实验结果表明,三遍绘制方法产生的光照和阴影效果更真实,得到的阴影边界更平滑.     

面向实时虚拟游戏的GPU真实感草地绘制

在满足虚拟游戏实时性要求的前提下,绘制具有一定视觉真实感的草地,以增强游戏场景的真实感.将草地抽象成一块均匀、连续的透明体,提出一种简化层状算法,利用图形处理器(GPU)支持功能,计算穿过草丛的光的能量衰减,高效地模拟草的自阴影效果,并通过加入Perlin噪声进一步增加草地阴影杂乱交错的效果.结果表明,该方法能以极小的性能代价绘制草地阴影,实现具有一定真实感的大面积草地的实时绘制.     

一种改进的实时软阴影算法的设计与实现

在解决实时渲染时的阴影边界走样时,常用的(Percentage Closer Filter，PCF)方法不仅效率低下,而且边界处的平滑效果也很有限。改进了PCF算法,使算法的执行效率更高,且有更好的反走样效果。首先分别以相机和光源为基准来构造裁剪坐标系,通过2次绘制来锁定产生阴影的像素区域,然后用改进的高精度滤波模板对阴影进行适应性反走样处理,使平滑操作集中在对视觉效果有重要影响的边界区域上,有选择地优化了数据,从而大幅提高了全局计算效率。实验结果证明,文中算法比常规的PCF算法在执行速度上有明显提高,效果上也得到一定程度的改善,达到了效率与效果的优化折中。     

三维地形仿真中矢量数据的精确高效绘制方法研究

提出了一种基于模板阴影体算法的矢量数据绘制方法,实现了矢量数据在三维场景中的高质量实时叠加显示.并对其中的关键技术进行了详细论述,最后通过实验验证了该方法的有效性.该方法基于屏幕空间,具有像素级的绘制精度;而且不受地形几何数据的约束,其执行效率与地形数据的复杂度无关,仅取决于矢量数据本身的复杂度.     

基于边缘拟合阴影图的实时硬阴影生成

阴影贴图(Shadow Mapping)技术已被广泛应用于3D游戏及其它实时图形应用中.本文针对阴影贴图在渲染场景时阴影边缘出现严重锯齿这一现象,提出一种实时硬阴影的反走样技术,边缘拟合阴影图EFSMs(Edge Fitting Shadow Maps)算法.阴影贴图所引起的透视走样及投影走样,均会导致多个像素对应阴影图(Shadow Map)中的一个纹素,即出现多对一映射;使用EFSMs算法,在进行阴影映射时,得到较为精确的对应纹素,从而避免多对一阴影映射时产生的边缘锯齿.实验结果显示,此方法极大消除了边缘的锯齿现象,其效率相比其它基于阴影贴图的阴影技术得到较大提升.     

计算机实时3D绘图的阴影算法理论研究

阴影对真实感至关重要,阴影生成算法主要集中在生成高质量的阴影和实时性两个方面。本文主要概述了一些阴影生成算法,并在对算法分析的基础上,讨论了不同算法的优缺点与差别。通过比较,得出不同场景中应该使用不同阴影绘制算法。     

基于Shadow Volume的场景阴影渲染方法

基于传统shadow volume方法提出一种改进算法, 该算法通过采用基于八叉树的阴影体筛选策略和基于z值的阴影淡出策略解决了传统shadow volume算法对大场景效率较低的问题. 实验结果表明, 改进方法能有效减少需要渲染的阴影体数量, 提高阴影渲染效率, 同时保证较好的画面效果.     

森林场景中太阳与阴影实时动态可视化模拟

【目的】为真实地模拟森林场景中太阳与阴影的实时动态效果,将优化计算资源与自然光照的可视化模拟相结合,实现大规模森林场景阴影实时动态绘制。【方法】用子节点旋转方法分别构建太阳和阴影场景,采用Billboard技术进行太阳场景绘制,使用PSSM算法绘制阴影。建立各自子节点并绑定于共同的根节点上,通过在世界坐标系统中同时旋转子节点实现树木阴影形态随太阳一日升降的实时变化过程,并对有无阴影时的渲染效率进行了比较。【结果】加载5 000棵树以内,阴影绘制效率高达70.0 帧/s; 加载超过6 000棵树时,有无阴影的绘制效率都呈相对平缓下降趋势,且有阴影是无阴影时平均绘制效率的70%; 加载19 000棵树时,阴影绘制效率为16.0帧/s。【结论】子节点旋转方法试验数据容易获取,算法简单快速,效率较高,绘制效果使森林场景更加逼真,可以达到较好的视觉效果并满足实时可视化要求。     

基于Shear-Warp的预合成体绘制方法

为提高用Shear-Warp重建的三维医学图像的质量,提出了一种改进的基于Shear-Warp的预合成体绘制算法IPVR.该算法采用预合成体绘制技术,在重采样过程中,结合体绘制方程和光照模型,确定最终的重采样值并合成中间图像,从而消除标准Shear-Warp算法中因欠采样而产生的混淆现象.实验证明该方法满足实时体绘制要求,显示效果较好.     

一种大规模体数据压缩体绘制策略

针对基于GPU的大规模体数据直接体绘制过程中遇到的显存不足的问题,提出了一种大规模体数据的压缩绘制策略.该策略结合小波变换和分类矢量量化进行数据压缩,采用基于GPU的光线投射算法进行绘制,在绘制时,只解压变换当前绘制所需要的极少数数据,并结合多分辨率绘制,实现实时交互.基于CUDA的实验表明:该压缩绘制策略有效解决了显...     

使用Light Field Rendering实现森林的实时渲染及光照算法

森林的实时渲染及光照是视景系统中的一个难题.基于图像的渲染方法(IBR)由于渲染速度与模型复杂度无关,被广泛应用于场景重建.基于光流场(Light Field Rendering)的IBR技术,提出一种迭代投射算法来进行外形重建,实现了具有实时光影特征的森林效果.实验表明该算法结合了传统迭代、投射算法各自的优点,在质量和效率方面取得了平衡.     

基于可编程GPU的快速体绘制技术

新一代的图形显示硬件集成了以图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)为核心的可编程顶点着色器和可编程像素着色器,为实现实时体绘制技术提供了硬件加速支持.该文首先分析了可编程GPU的绘制流水线、硬件体系结构和快速绘制原理.最后基于可编程GPU实现了医学体数据的快速最大密度投射体绘制方法.实验表明,采用GPU的可编程像素着色器进行体绘制所需要的时间明显地少与不用GPU的可编程像素着色器进行体绘制所需要的时间.     

三维地形的实时绘制与漫游

三维地形的实时绘制与漫游有着广阔的应用前景，它能够交互式地从各个不同的角度更形象更直观地展示三维地形，具有很大的实用价值。这里介绍了三维地形的实时绘制与漫游在PC机上的研究与实现，本系统采用了基于层面叠加的场景绘制技术，实现了立体视觉，同时还提供了方便的交互工具，使整个系统的实时性和画面的真实感程度都达到了较高的水平。     

可编程实时渲染技术在Web 3D中的应用研究

针对目前一些Web 3D应用系统实时渲染引擎在材质真实感表现方面的不足,阐述了利用图形处理器的可编程特性提升实时渲染引擎质感表现的思路,引入Cg高级着色语言,探讨了Cg shader在Web 3D虚拟展示中的应用。最后,以油漆材质表现的应用实例验证了方法及技术的可行性,取得初步的研究成果。