亚像素级硬阴影反走样技术研究

摘要

阴影有助于提高虚拟场景的真实感以及用户的沉浸感，有关阴影的真实感绘制技术已经成为计算机图形学主要研究的内容。目前，实时绘制阴影的方法主要有三种：光线跟踪算法，阴影体算法以及阴影图算法。其中，阴影图算法是实时绘制硬阴影的主要方法，也是目前使用最广泛的方法。
　　本研究针对阴影图算法绘制存在的走样问题，提出了一种基于深度外插的亚像素阴影图算法(DESM算法)。算法通过对深度求导公式进行优化，提高了亚像素阴影的精度；为了解决由几何信息不完整所造成的阴影瑕疵，算法利用深度外插检测方法来估计像素点的深度值。实验结果表明，该算法适用于简易图元的硬阴影绘制。针对细小图元以及复杂几何图元的硬阴影绘制，提出了一种基于反走样滤波的亚像素阴影图算法(AFSM算法)。算法首先通过对相关几何信息进行压缩存储，减少了内存消耗；然后通过反走样滤波技术排除了不相干的阴影采样点，对相关的采样点进行插值计算来重建亚像素阴影；最后，利用形态估计的思想对完全分离的亚像素点进行融合。经过实验验证，基于反走样滤波的亚像素阴影图算法可以更好地修复阴影细节，得到更精确的阴影轮廓。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文结构安排

第二章 阴影绘制技术

2.1 阴影的基本概念

2.2 可编程图形硬件

2.3 光照模型

2.4 本章小结

第三章 阴影反走样技术分析

3.1 走样原因分析

3.2 相关的阴影反走样算法

3.3 本章小结

第四章 基于深度外插的亚像素阴影图算法

4.1 DESM算法概述

4.2 保守光栅

4.3 三角形信息存储

4.4 深度求导公式的优化

4.5 亚像素几何阴影图

4.6 实验与结论

4.7 本章小结

第五章 基于反走样滤波的亚像素阴影图算法

5.1 AFSM算法概述

5.2 G缓存生成过程

5.3 反走样滤波

5.4 形态估计

5.5 实验与结论

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 未来工作的展望

致谢

参考文献

附录