分布交互虚拟环境真实感渲染的关键技术研究

摘要

作为分布交互虚拟环境真实感渲染的关键技术——实时光照和实时阴影渲染技术，是当前计算机图形学、虚拟现实和计算机视觉等领域的研究热点。实时光照和实时阴影渲染技术，在娱乐、可视化仿真和教育等许多领域有着广泛的应用。
　　当前，数字照相技术的发展水平，已经使数字图像有了足够的空间分辨率。在数字图像方面所面临的下一个关键问题，可能就是数字图像的位深或动态范围。日常生活经历的真实场景有相当大的高动态范围，普遍具有4-5个数量级，而计算机显示和打印媒体的动态范围在100:1，所以要在高动态范围下显示场景必须寻找折衷的方法。
　　阴影是日常生活中的常见现象，阴影有助于在现实世界和虚拟世界之间建立有效的和直觉的联系。阴影是反映物体空间结构的重要视觉线索。在虚拟环境的整体现实感的表现效果上，阴影也起了至关重要的作用。几个简单的阴影可能比复杂的模型和多彩的纹理更能给人们带来真实的感觉。
　　本文根据不同的虚拟环境需求，进行手动或自动的虚拟环境场景图像的获取和色调再现算法的选取和组合，并结合自然性，从主观心理和客观场景角度，提出了改进的虚拟环境实时HDR光照工作流程和虚拟环境实时HDR光照工作流模型，并给出了基于该模型的实现。
　　本文根据高复杂度和大规模阴影区域虚拟环境实时阴影的可视化差异，进行了虚拟环境硬阴影算法和软阴影算法的比较和组合，结合认知心理学和视觉的特征，提出了高复杂度和大规模阴影区域虚拟环境实时阴影渲染工作流程和相应的实时阴影生成算法，并给出了相关的设计和实现。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 课题来源

1.4 论文的主要研究内容

第二章 虚拟环境真实感图形绘制基础

2.1 可编程图形处理器GPU

2.2 三维图形学基础

第三章 改进的虚拟环境实时HDR光照工作流的设计和实现

3.1 开发系统软硬件平台

3.2 虚拟环境实时HDR光照工作流的概要设计

3.3 虚拟环境实时HDR光照工作流的详细设计

3.4 改进的虚拟环境实时HDR光照工作流的实现

第四章 虚拟环境真实感的实时阴影研究

4.1 算法概述

4.2 动态实时阴影技术研究

4.3 混合PRT和视差遮蔽的渲染加速算法

4.4 实验结果及进一步工作

第五章 总结和展望

5.1 本文工作总结

5.2 未来工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果