全球虚拟地理环境中实时阴影关键技术研究

阴影绘制对于真实感三维虚拟地理环境具有重要意义,但目前在本领域其实现和应用仍然较少。使用阴影贴图原理在全球虚拟地理环境中绘制阴影需要解决若干关键问题。首先对全球任意位置、任意时刻的太阳光方向进行了模拟计算;然后通过紧致地形包围盒,优化了光锥视景体计算方法;最后对于全球漫游动态变化、多尺度的特点,结合级联阴影的思想,提出了一种光源视锥体动态分割算法。实验结果表明,所提出的方法能够实现高效率的全球阴影绘制。

基于联级阴影的空间数据融合、对象拾取方法

当前三维GIS中,地形、实景三维、矢量构成三维景观的重要空间数据,矢量要素在地形分类与空间分析中有着重要应用,如何使矢量适应地表与空间数据融合是三维GIS的一项重要技术。本文基于联级阴影贴图渲染到纹理技术实现矢量数据与空间数据融合,空间数据融合包含纹理贴图及利用矢量数据实现对空间数据进行实时编辑修改,同时基于该技术实现矢量要素的实时拾取。

基于层渲染的CSM

为在大规模场景中产生良好的阴影效果,提出一种基于层的改进型CSM(级联阴影图)算法,通过GPU(可编程图形处理硬件)、几何着色器和层渲染的使用,分割视椎体,对每个视椎体生成阴影图,渲染阴影,解决传统的单Pass阴影图算法的走样问题和多Pass的阴影图算法CSM由于多Pass的原因使得应用的帧率几乎是以Pass数线性降低,而限制了其在大规模场景中应用的问题。实验结果表明该方法在大规模仿真系统(塔台模拟系统)下能够高效真实的渲染出阴影效果,有较高的绘制效率和真实感。