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《江南大学》 2008年
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虚拟场景实时阴影算法的研究与实现

王华  
【摘要】: 作为增加虚拟场景真实感的关键技术——阴影的实时渲染技术,在三维游戏、动画影视、三维地理信息系统、计算机辅助设计和制造等多方面得到广泛的应用。阴影效果在真实感图形的生成和物体位置的判断方面扮演了重要的角色,它对于人们理解三维场景的影响非常巨大。 实时软阴影绘制技术主要涉及到光线的处理、走样与反走样、硬阴影算法、软阴影算法等。光线对阴影的生成具有很大的影响,阴影的绘制中采用了大量基于图像渲染的方法,如阴影纹理、反走样处理、模糊。通过使用阴影纹理,可以实现真实的光照效果,当绘制的阴影出现锯齿等走样现象时,就要用到反走样技术,模糊锯齿边缘。硬阴影算法是实时软阴影算法的基础,目前比较常见的有光线跟踪、阴影图技术和阴影体技术。阴影图算法是一种基于图像空间的算法,它计算场景的深度值来确定最终绘制的阴影;而阴影体则是根据场景中物体的几何信息来绘制阴影的技术,因此是属于对象空间的。光线跟踪技术主要考虑光线和物体的求交,有效地减少光线与物体的求交次数成为了算法的关键。基于这种思想,本文针对旋转曲面场景提出一种基于综合包围盒技术快速光线跟踪算法,通过改进传统的包围盒技术对算法进行了优化。但对场景的阴影只采用了普通光线跟踪算法绘制,而如何生成此类实时软阴影,是我们下一步研究的内容。 软阴影算法分为基于图像空间和基于对象空间两类。基于图像空间的算法与场景复杂度无关,但绘制的阴影会出现锯齿等走样问题,基于对象空间的算法较少出现走样,绘制的阴影质量较高,但对系统的处理能力要求也高。本文对基于图像空间软阴影算法进行了研究和分析,通过比较各种实时软阴影算法的优缺点,提出了一种基于阴影图的实时软阴影算法,实验结果表明算法对较复杂物体在保证绘制视觉效果的同时,能达到令人满意的实时性,从而为复杂场景的实时软阴影绘制提供了有效的解决途径。文章最后对实时软阴影未来的发展方向进行了展望。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张威巍;虚拟环境中阴影的实时绘制算法研究[D];解放军信息工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 钱保鑫;真实感树木实时绘制技术研究[D];北方工业大学;2011年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 马纯永;城域景观VRGIS一体化仿真平台研究与实现[D];中国海洋大学;2010年
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10 路慧彪;基于仿真的船舶机舱管路三维自动布置方法研究[D];大连海事大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李高飞;数控选区电沉积快速成型的成型质量研究[D];浙江理工大学;2010年
2 金耀;虚拟服装网格模型切割及参数化算法研究[D];浙江理工大学;2010年
3 郭炜杰;基于分形的花式线及其织物外观效果模拟的研究[D];浙江理工大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 任娟;赵占杰;;“影像广东”三维地理信息服务平台的开发建设[J];测绘通报;2010年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 张威巍;游雄;;基于图像滤波的实时软阴影及图形硬件加速[A];第十届中国科协年会论文集(一)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 马纯永;城域景观VRGIS一体化仿真平台研究与实现[D];中国海洋大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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8 赵健;城市建筑物三维GIS建模理论及开发技术研究[D];太原理工大学;2005年
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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8 郭小凯;光线跟踪及其加速算法的研究[D];西安电子科技大学;2008年
9 李恋;图形引擎中阴影算法的研究与实现[D];电子科技大学;2009年
10 吴哲锋;GPU上基于SAH的KD-tree构建[D];浙江大学;2011年
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