1、作為能增加虛擬場(chǎng)景真實(shí)感的關(guān)鍵技術(shù)——光照和陰影實(shí)時(shí)渲染技術(shù)，在三維游戲，虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)，三維地理信息系統(tǒng)等方面都有廣泛的應(yīng)用。然而，針對(duì)體現(xiàn)高真實(shí)感的軟陰影算法，雖然在近3年里提出的算法眾多，但是還是存在不少問題，比如無法形成自陰影、需要區(qū)分生成陰影的遮擋體和接受體，忽略光源的大小和形狀、只考慮半影的內(nèi)半影或外半影的渲染等等。本論文基于現(xiàn)代圖形處理器的可編程特性，在吸取三維計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算幾何、科學(xué)計(jì)算可視化、虛擬現(xiàn)實(shí)的先進(jìn)理論和技術(shù)

2、成果的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)時(shí)光照陰影技術(shù)進(jìn)行了具體而系統(tǒng)的研究。本論文的主要研究工作有： (1)利用可編程圖形硬件可編程特性，實(shí)現(xiàn)了基于Phong 著色模型的逐像素著色光照技術(shù)及基于Gouraud 著色模型的逐頂點(diǎn)光照技術(shù)，這種實(shí)現(xiàn)方式與傳統(tǒng)的固定管道實(shí)現(xiàn)方式相比，具有靈活性高、真實(shí)感強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。另外雖然固定管道已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了Gouraud著色模型，但采用可編程圖形硬件的純頂點(diǎn)著色器實(shí)現(xiàn)起來速度更快。 (2)分析了目前流行的硬陰影

3、生成算法的實(shí)現(xiàn)原理，比較各算法的局限性和優(yōu)越性，并且針對(duì)陰影圖算法中由于算法本身所帶來的偏移量問題，提出了自適應(yīng)偏移量算法。該算法只需設(shè)置簡(jiǎn)單的幾個(gè)參數(shù)，由程序自動(dòng)分析場(chǎng)景特性取得一個(gè)合理的偏移量，這種方法相對(duì)于目前存在的解決方案具有不再需要由程序員依據(jù)場(chǎng)景手動(dòng)調(diào)整偏移量大小的優(yōu)點(diǎn)。 (3)在分析已有的軟陰影算法基礎(chǔ)上，提出一種基于內(nèi)外半影翼的軟陰影算法，該算法擴(kuò)展了chan的光滑翼算法，在物體輪廓邊處構(gòu)成內(nèi)外半影翼，并利用了

4、第二層向光面深度值控制內(nèi)半影的生成，整個(gè)算法結(jié)合了陰影體算法及陰影圖算法的特點(diǎn)，并且可根據(jù)光源大小自動(dòng)調(diào)整半影大小。本文使用可編程圖形硬件實(shí)現(xiàn)該算法，實(shí)現(xiàn)過程中充分利用圖形硬件的并行處理加速的特性，使算法滿足了實(shí)時(shí)性要求。 (4)最后，本文從渲染效果，渲染速度及系統(tǒng)運(yùn)行的要求幾方面與傳統(tǒng)算法進(jìn)行了分析比較。算法渲染效果比chan的光滑翼算法效果更接近于光線跟蹤算法實(shí)現(xiàn)的物理精確效果，尤其在重疊場(chǎng)景中能真實(shí)反映光源、接受體及遮擋