基于GPU真实感毛发绘制

基于毛发的多层纹理表达方法,提出一种毛发实时绘制方法.该方法充分利用图形处理器的绘制功能,不仅能对毛发进行高精度快速的光照计算,而且能够高效地模拟毛发间的自阴影效果以及物体其他部分在毛发上遮挡形成的软影现象,以增强毛发的真实感效果.实验结果表明,该方法能够实时处理中等规模的模型,这对于毛发物体在电影、游戏和虚拟现实等领域的应用具有重要的价值.

基于GPU的近似软影实时绘制

通过对阴影图算法进行扩展,提出一种完全基于GPU的近似软影实时绘制算法,它是一种3遍算法:第一遍从光源中心计算场景的深度图;第二遍采用几何着色器提取物体的轮廓边,同时在轮廓边上生成新的几何图元,利用硬件自动插值功能向外绘制线性近似半影图,并根据第一遍得到的深度图在像素着色器中对背面轮廓形成的半影区进行剔除;对于重叠的半影区设定片元的伪深度值,利用硬件进行自动融合.第三遍分别查询深度图和半影图,确定场景的本影区以及半影区中像素的亮度,从而得到面光源照射下场景的近似软影效果.

基于膨胀腐蚀算法的软阴影生成

针对基于阴影图的半影生成算法中生成速度慢、本影区域过大的问题,提出了基于膨胀腐蚀算法的改进算法。首先利用阴影图的深度图生成一个亮度图,并计算出阴影的半影区相对于由点光源形成的硬阴影的距离,然后利用膨胀腐蚀算法根据求得的距离对亮度图进行适当的膨胀和腐蚀,最后利用经过处理的亮度图求得最终渲染结果。算法充分利用了阴影图算法不考虑场景本身结构的特点,并利用了GPU高度并行计算的优点,可以实现实时动态的高真实感的阴影渲染,并具有抗锯齿走样的特性。

多层阴影图轮廓边背投软影算法

在场景深度和物体分布复杂时,针对轮廓边背投软影算法中的可见性因子计算存在误差,从而导致过阴影和光渗等绘制瑕疵的问题,提出一种基于掩码的多层阴影图遮挡物轮廓边背投软影算法.该算法通过计算光源掩码的深度复杂函数获得更准确的可见性因子,解决了轮廓边背投软影算法中存在的过阴影问题;将光源掩码计算与多层阴影图结合以解决光渗问题,最终生成更高质量的光滑软影.实验结果表明,在保证绘制效率的前提下,文中算法可以产生更为准确、真实的软影效果.

自适应采样与融合的增强现实阴影生成算法

针对现有增强现实(AR)应用中阴影生成算法绘制软阴影的真实性不足,提出一种自适应采样与背景融合的阴影生成算法。首先结合考虑遮挡的平面阴影算法计算虚拟对象投影阴影的空间位置分布;其次,改进膨胀腐蚀算法中软阴影的生成过程,提出一种依据近似点光源的形状类型进行自适应采样,从而获取假想点光源集合的软阴影绘制方法;最后,针对基于膨胀腐蚀算法使用阴影灰度图方法造成阴影的颜色被限制在单通道上,提出基于多通道与背景融合的方法。实验结果表明所提算法计算软阴影的颜色更加合理,软阴影的绘制方法更为有效,提高了阴影生成算法绘制软阴影的真实性。

快速反投影软影绘制算法

针对已有的软阴影映射技术允许在使用一张阴影贴图的条件下对复杂的动态场景实时渲染出比较真实的软影,而在处理大面积软影时算法的执行效率不高的问题,通过创建一种新的边界存储结构,提出了一种快速软影生成算法.该算法是一种3遍算法:第一遍从光源中心计算场景的深度图;第二遍采用边缘提取算子对深度图进行滤波,找到所有可能的边界点;第三遍查询可能的边界点,计算其对应的轮廓边,再反投影轮廓边到光源区域计算轮廓边的遮挡贡献,最后累积所有边界点的遮挡贡献得到着色点的可见性,生成真实的软影效果.实验结果表明,与现有算法相比,文中算法在现有图形硬件中执行效率更高.

高质量快速百分比邻近滤波软影算法

在基于实时绘制的各种应用中,百分比邻近滤波软影算法可以高效地绘制视觉真实的软影效果.针对该算法中存在的3个主要问题,提出一种具有高质量阴影滤波的高效百分比邻近滤波软影算法.首先通过多尺度阴影图数据结构精简搜索区域,提升了遮挡物深度估计的正确性;然后使用基于GPU的线性四叉树遍历算法快速计算遮挡物平均深度,节省了大量的纹理采样开销,大大提高算法效率;最后采用光滑阴影滤波算法,解决了百分比邻近滤波算法中的走样瑕疵.将文中算法集成入多阴影图算法框架可以取得接近物理真实的软影效果.实验结果表明,该算法在效率和阴影质量方面均取得了显著的进步.

建筑物阴影的实时模拟

提出了一种新的建筑物阴影快速模拟算法.首先根据不同时刻的太阳位置,采用一种基于投影的多边形搜索算法计算光源坐标系下三维建筑物的阴影外轮廓,包括本影和软影区域,然后计算阴影区内的光亮度,将阴影图投射到地面上,最后基于多边形的填充算法实时绘制出任意时刻的建筑物阴影效果.

基于环境遮挡掩码的物理正确柔和阴影绘制算法

针对物理正确的柔和阴影绘制问题,提出一种使用环境遮挡掩码来实现面光源可见性计算的方法。在绘制前,预先创建一个环境遮挡掩码立方图。在绘制过程中,利用环境遮挡掩码立方图来计算所有与可见性测试四棱锥相交的三角形面片的环境遮挡掩码,并对它们作'与'运算,再通过遮挡距离测试操作即可求出哪些光源采样光线不受遮挡。与蒙特卡洛积分光照计算方法相比,本文方法不但能绘制出物理正确的柔和阴影,而且避免了大量的阴影光线求交测试操作,提高了绘制方程的求解效率。

一种梯形结构的软阴影锥生成方法

软阴影锥(soft shadow volumes)算法是多媒体领域中用于快速生成高质量阴影的最佳算法之一.然而,在区域光源情形下,精致软阴影的计算仍然是计算机图形处理过程中的难题之一.在对不同的软阴影算法分析研究的基础上,提出了一种梯形结构的软阴影锥渲染算法,对于每个阴影象素仅需用一束参考光线来测试.通过不同的阴影场景的实验表明,该方法能比较快速地生成非常光滑且无噪音的软阴影图像.

基于圆盘近似的动态场景柔和阴影实时绘制

采用圆盘对物体表面进行近似,对每个圆盘形成的遮挡使用椭圆遮挡域表示,预计算过程中根据每个椭圆遮挡域参数进行采样并用球面调和系数表示,同时将其转换为对数,对采样数据采用主元分析方法进行压缩;在绘制的过程中,根据圆盘的法线、半径以及和阴影接收点之间的相对位置确定其椭圆遮挡域的值,然后采用球面调和指数算法进行累积.该方法将圆盘近似算法和球面调和指数算法相结合,能够灵活地描述柔性物体以及较薄的物体形成的柔和阴影.

一种基于阴影图的实时软阴影算法

提出了一种基于阴影图技术的实时软阴影生成算法。首先为场景中遮挡物、接收面计算深度缓存,并离散遮挡物成许多微面;接着计算每个微面的阴影深度值,估计微面的可见度;最后计算微面半影范围,将软阴影图投影回场景中,得到实时软阴影。实验结果表明该算法对复杂物体在保证绘制视觉效果的同时,能达到令人满意的帧速率,从而为更复杂场景的实时软阴影绘制提供了有效的解决途径。

大规模场景的百分比近邻软阴影绘制算法

针对传统软阴影绘制算法在面对大规模三维场景时绘制效率较低的问题,文章基于四叉树加速结构的阴影图构建,研究了邻域节点的搜索方法和遍历顺序的选择方法,提出了一种基于四叉树的百分比近邻软阴影算法。实验结果表明,与传统算法相比,该方法能够有效提高大规模三维场景的软阴影绘制效率,且性能稳定,可以渲染出高质量的软阴影效果。

基于轮廓边拟合的软影映射算法

针对实时软影映射算法在绘制大面积光源时绘制效率不高的问题,提出一种基于轮廓边拟合的快速软影映射算法.该算法在场景阴影映射图中的固定尺寸的块内拟合轮廓边直线,并用一种层次化的数据结构来保存拟合的轮廓边直线;再利用反投影轮廓边直线的方法快速地计算着色点的可见性,生成真实的软影效果.实验结果表明,与现有的算法相比,文中算法在不显著降低软影质量的基础上有效地提高了绘制效率.

一种基于鲁棒局部纹理特征的背景差分方法

针对复杂场景下运动目标的精确检测这一问题,提出一种对噪声鲁棒并具备灰度尺度不变性的局部纹理特征描述子LBP_Center,将其与像素的颜色信息结合应用于背景建模中,采用随机抽样的机制更新模型,同时引入背景复杂度以去除多模态动态背景产生的噪点。在标准测试数据集上的实验结果表明,该算法对柔性阴影及光照缓慢变化具备良好的鲁棒性,综合性能更优。

平面阴影算法研究与实现

阴影对提升图形的真实感具有重要意义。探讨了平面阴影生成算法,针对平面阴影算法在实际应用中的缺点,利用OpenGL的模板缓冲技术实现阴影裁剪,利用基于截锥体的裁剪矩阵消除假影和反影现象,并利用OpenGL累积缓冲技术实现软阴影。较好解决了平面阴影算法的缺点,程序计算量小、效率高,图形的真实感和场景的可视化效果得以提升,达到良好的效果。

基于3D虚拟现实技术的雷达维修虚拟培训系统设计

传统雷达维修虚拟培训系统受到线性滤波影响,导致系统培训效果较差,为了解决该问题,提出了基于3D虚拟现实技术的雷达维修虚拟培训系统设计;依据雷达虚拟训练系统硬件拓扑结构,设计各分机内部组件虚拟器;设置教员控制台控制整个系统的运行,使用1块8串口卡安装在显控台上,确定故障位置;采用耦合馈电技术设计天线结构,用于降低不同单元高频段耦合度;将三相380 V市电经过配电箱转换成多路AC220V,通过控保分机、发射分机和接收分机完成收发机柜控制;使用3D虚拟现实软阴影技术加速硬件,并将结果存储到阴影纹理之中,由此设计虚拟培训流程;由实验结果可知,该系统雷达故障信号精准度可达到99%,故障维修虚拟培训内容也能解决各种故障问题,具有良好培训效果,有效满足雷达维修训练需要。

基于球体追踪的动态视差遮挡映射算法

提出了一种利用球体追踪进行逐像素光照计算的动态视差遮挡映射算法.该算法先对纹理的高度图进行预处理,为纹理高度空间内的任意点到高度图中保存的实际表面建立最短距离映射,并在图形处理单元(GPU)像素着色器上利用距离映射进行球体追踪,获得准确的纹理视差偏移值,同时加入纹理的自遮挡效果,生成软阴影.算法还利用可编程GPU管线进行硬件加速,以满足实时渲染的要求.与在高度图上进行固定步长线性采样的动态视差遮挡映射算法(DPOM)相比,所提算法的处理效率可提高3.3倍,并且不会出现DPOM算法在步长较大时出现的纹理漂浮现象.

基于距离的点光源软阴影GPU生成方法

文章在阴影映射的基础上,分析了软阴影的生成原理,提出了一种改进的点光源软阴影算法。利用显卡的可编程性在视觉效果上改进了软阴影的生成,使阴影根据与物体的距离远近呈现出不同的模糊程度,使之更加符合现实中的光照情况。实验证明,该算法具有较强的视觉真实感,且满足实时渲染的需要。

利用反向投影实现的实时软阴影映射算法

基于阴影映射算法,提出一种利用反向投影实现的实时软阴影的新算法。算法对每个光源都产生对应的阴影图,使用阴影图作为对场景的离散化表示,引入可见因子来计算场景点的亮度信息,并采用GPU片元着色、层次阴影图、自适应精度等方法加速阴影渲染。实验表明,算法非常适合于实时渲染复杂、动态的场景,可以很好地处理遮挡物的融合,并且很容易在可编程图形硬件上实现。