【摘 要】
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当今,随着计算机图形学利计算机硬件的快速发展,3D图形引擎作为计算机图形学应用的一个分支,已经在当今的计算机应用方面,特别是计算机的3D显示方面起着举足轻重的作用,例如
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当今,随着计算机图形学利计算机硬件的快速发展,3D图形引擎作为计算机图形学应用的一个分支,已经在当今的计算机应用方面,特别是计算机的3D显示方面起着举足轻重的作用,例如虚拟现实技术,军事模拟,产品的体验展示,3D游戏方面,等等。而阴影技术在3D图形引擎中,作为体现模拟真实感程度的重要指标,已经在国外进行了相当长的研究和应用,而在国内,这方面的研究和应用还比较少。众所周知,阴影作为体现物体与物体之间遮挡关系的重要信息,在3D的真实感显示方面起着非常重要的作用。当今比较流行的阴影算法,大都存在着很多问题,比如有的达不到实时渲染的效果,即与用户的交互感很差,有的太依赖场景的物体的轮廓,对物体的要求比较苛刻等等。本文基于图形显示卡的可编程性出发,研究了当今的各大引擎中的阴影算法,并对他们的优点和缺点进行的详尽的分析,在此基础上提出了自己的一套基于图形卡可编程性的阴影算法。本算法是基于阴影图的伪软阴影算法,由于本算法本身存在着数化误差,阴影走样和半影宽度一致等问题,因此本文的算法特从以下几方面入手：第一：设计和实现了一种新的算法,从改善阴影图的精度出发,提升图形的真实感；第引进了PCF算法和woo的平均深度值原理思想来解决本影的走样问题；第三：本文使用光源单个采样点的方法去提高阴影渲染的效率,同时该算法是基于图形卡的可编程性的,提高了算法的执行效率。该算法实现后,本文从阴影渲染质量和帧率两个标准出发,通过实验证明了改进后的算法从渲染同样多模型来观察其渲染的帧率和阴影的显示质量,都比阴影图算法(shadowmap),阴影体算法(shadow volume)和方差阴影图算法有一定提高。最后,本文使用OpenGL作为此算法实现的图形API,并使用GLSL语言作为着色语言对程序进行硬件加速计算,并最终实现了此算法。
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