软阴影算法及实现
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２ １ ０ ０在
工 程 图 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ Ｆ Ｏ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＧＲＡＰＨＩ ＣＳ
２ ０ ０１ ＮＯ． ４
第 ４期
软 阴影算 法 及 实现
曾晓一， 何援军
（ 上海交通大学计算机科 学与工程系 ，上海 ２０４ ） ０２０
摘
要： 出了一个实时软 阴影算法。 提 首先以光源为视点生成 包含场景深度信息的
这种 阴影 是 假 设在 只有 理 论 上 的 “ 光源 ”照 点
分 被遮 挡 ，则这 个 点位 于 半影 中 。软阴影 比硬 阴 影 有更 多 的真 实感 ，但 也更 难 以实现 。如何 有效 简 便地 生成 具有 真实感 的实时软 阴影 【是 目前研 ３ 】
收稿 日期 ：２０ — ２ １ ０ ８ １— ９
Ｋｅ ｗｏ ｄｓ ｏｍｐｕ ｅ ｐ ｉ ａｉ ｎ； ｈ ｄ ｗ ｐ ｎｇ ｈａ ｗ ｐ；ｓ ｔｓ ａ ｏ ａ ｔａｉ ｓｎ ｙ ｒ ：ｃ ｔ ｒａ ｐｌｃ ｔｏ ｓ ａ ｏ ｍａ ｐｉ ；ｓ ｄｏ ｍａ ｏｆ ｈ ｄ ｗ； ｎ ｉｌａ ｉ ｇ
在现 实世 界 中，阴影 无 处不在 。阴影提 供 了 光源 对物 体 的照 射信 息 ，它增 加 了人们 理解三 维 场景 的深 度ｕ。对于 阴影 的生成 ， 目前人 们 已经 Ｊ
中 ，而是 结合给 定 点周 围点 的信 息来 决定此 点是
否 在 阴影中 。因此 ，在普 通算 法第 二步前 ，并不
１ ຫໍສະໝຸດ Baidu 人 工 作
目前 两 种 流 行 的 阴 影 生 成 算 法 是 阴 影 体 （ｈ ｄ ｗ Ｖ ｌｍｅ） 和 阴 影 映 射 算 法 （ｈ ｄ ｗ Ｓ ａ ｏ ｏｕ ｓ 】 Ｅ Ｓａｏ
基 金项 目：国家 自然科 学基 金资 助项 目 （０７ １６ ６ ５３ ４ ）
作 者简 介 ：曾晓 一 （９ ３ ） １８一 ，男，重 庆人 ，硕 士研 究生 ，主要 研究 方 向为真 实感 图形 学。
工 程
图
学
学 报
２ １ 年 ０ ０．
究的焦 点 ，也 是本 文要解 决 的 问题 。
“ 阴影映射 图” ，然后从观察者视点将场景渲染到一个屏幕纹理缓冲 中，进而对此纹理采用 ｐｒ ｎ ｇ ｌ ｅ ｆｔ ｉ Ｐ Ｆ策略进行反走样 ，最后采用高斯滤波对 阴影进行模糊 处理 。 ｅ ｅｔ ｅｃ ｓｒ ｌｒ ｇ（Ｃ ） ｃ ａ ｏ ｅｎ ｉ 该 算法 不仅得 到 了较 好 的软 阴影效 果 ，并且也 有较好 的 实时性 ， 适应 实时动态 变化 场 景的 可
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｎ ｅ ｅ ｔ ｅ ｒ ａ － ｍｅ ｓ ｆ ｓ ａ ｏ ａ ｇ ｒｔ ｍ ｒ ｓ ｎ ｅ ． ｉ ｔ ｔ ｅ ｓ ａ ｏ ｍａ ｓｒ ｃ ： ｆ ｃ ｉ ｅ ｌ ｉ ｏ ｔ ｈ ｄ ｗ ｌ ｏ ｉ ｖ ｔ ｈ ｉ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ Ｆ ｒ ， ｈ ｈ ｄ ｗ ｐ ｓ ｓ ｆ ｍ ｅｌ ｈ ｉｗ ｅ ｅ ａ ｅ ． ｈ ｎ ｔ ｅ ｓ ｅ ｅｉ ｎ ｅ ｅ ｔ ｃ ｅ ｎ ｂ ｆｅ ｘ ｕ ｅｒ ｔ ｅ ａ ｒ ｔ ｇ ｔ ｅ ｉ ｇ ｎ ｒ ｔｄ Ｔ ｅ ｃ ｎ ｓ ｅ ｄ ｒ ｄｉ ｏ ａ ｓ ｒ ｅ ｕ ｒｔ ｔ ｒ ａｈ ｒ ｈ ｎ ｏ ｈ ｉ ｖ ｓ ｈ ｒ ｎ ｅ ｔ
需求。
关 键 词：计算机应用；阴影映射；阴影映射 图；软 阴影；反走样 中图分 类号 ：Ｔ ５ ． Ｐ３ ５ ２ ５ 文献标 识码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ — １８２ １ ）４０ ２ ．５ ０ ３０ ５ （０ ００ ．０ ７０
Ａｌ ｏ ｉｈ ｎ ｍ ｐｌｍ ｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｈａ ｗ ｇ ｒｔ ｍ ａ ｄ Ｉ ｅ ｎｔ ｔｏ ｆＳ ｆ Ｓ ｄｏ ｔ
Ｚ ＮＧ Ｘｉ —ｉ ＨＥＹ ａ － ｎ Ｅ ａ ｙ， ｏ ｕ ｎｊ ｕ
（ ｅ ａｔ ｎ ｆ ｏ ｐ ｔ ｃ ｎ ｅａ ｄ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｓ ａ ｇ ａ Ｊ ｏｏ ｇ ｉ ｒ ｔ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ４ ， ｈ ａ Ｄ ｐｒ ｍｅ ｔ Ｃ ｍ ｕｅ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｇｎ ｅｉ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ｉ ｔｎ ｖ ｓ ｙ ｈ ｈ ｉ ０ ２ ０ Ｃ ｉ ） ｏ ｒ ｅ Ｅ ｎ ａ Ｕｎ ｅ ｉ ， ｎ ｎ
ｈ ｌ ｃｅｎ Ｎｅ ｔｔｅｐ ｒｅ ｔ ｌｓｒ ｔ ｉ Ｐ Ｆ ｓ ｓｄｔ ｒｍｏ ｅｔ ｌ ｉ ｎｔ ｔｅｒａ ｓｒｅ ． ｘ，ｈ ｅｃｎａ ｅｃｏｅ ｌ ｒ ｇ（Ｃ ）ｉ ｕｅ ｅ ｖ ｅａｉｓ ｇｏ ｅ ｅ ｇ ｉ ｆ ｅｎ ｏ ｈ ａｎ ｈ
ｅ ｇ ｆｓ ａ ｏ Ｆ ｎ ｌ ， ｅＧａ ｓ ｉｎ ｆｌ ｒｉ ｕ ｅ ｌ ｒ ｈ ｃ ｅ ｎ Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｉ ｄ ｃ ｔ ａ ｅ ｄ ｅ ｏ ｄ ｗ． ｉ ａ ｌ ｔ ｕ ｓａ ｔ ｓ ｄ ｔ ｂ ｕ ｅｓ ｒ ｅ ． ｅｒ ｓ ｌ ｉａ ｅｔ ｔ ｈ ｈ ｙｈ ｉ ｅ ｓ ｏ ｔ ｓｎ ｈ ｔ ａ ｇ ｒ ｈ ｎ ｔ ｎ ｙ ｐ ｏ ｕ ｅ ｏ ｄ ｓ ｆ ｓ ａ ｏ ｂ ｔ ｌｏｈ ｓ ｅ ｌ ｉ ｆｅ ｔ ｏ ｙ ａ ｃｓ ｅ ｅ ． ｌ ｏ ｔ ｍ ｏ ｌ ｒ ｄ ｃ ｓａｇ ｏ ｏ ｈ ｄ ｗ， ｕ ｓ ａ ａ ・ ｍｅｅ ｃ ｒ ｎ ｍｉ ｃ ｎ ｓ ｉ ｏ ｔ ａ ｒ ｔ ｆ ｄ
射下 的 。但在现 实场 景 中光源 是有 一定尺 寸 的， 这使得 场 景 中点有可 能接 受到 部分 的光源 。在 软 阴影算 法 中 ，定义 一个 点位于本 影 中 ，如果光源 射 向它 的光 线被 全部遮 挡 了 ；否 则 ，如 果只有部
做许 多研 究 ，现 有 的阴影 算法分 为两 大类 ：硬 阴 影算法 和 软阴影 算法 【。所 谓硬 阴影 算法 是指 场 ２ 】 景 中的点只有 在 阴影 中或在 阴影之 外两 种状 态 ，
工 程 图 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ Ｆ Ｏ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＧＲＡＰＨＩ ＣＳ
２ ０ ０１ ＮＯ． ４
第 ４期
软 阴影算 法 及 实现
曾晓一， 何援军
（ 上海交通大学计算机科 学与工程系 ，上海 ２０４ ） ０２０
摘
要： 出了一个实时软 阴影算法。 提 首先以光源为视点生成 包含场景深度信息的
这种 阴影 是 假 设在 只有 理 论 上 的 “ 光源 ”照 点
分 被遮 挡 ，则这 个 点位 于 半影 中 。软阴影 比硬 阴 影 有更 多 的真 实感 ，但 也更 难 以实现 。如何 有效 简 便地 生成 具有 真实感 的实时软 阴影 【是 目前研 ３ 】
收稿 日期 ：２０ — ２ １ ０ ８ １— ９
Ｋｅ ｗｏ ｄｓ ｏｍｐｕ ｅ ｐ ｉ ａｉ ｎ； ｈ ｄ ｗ ｐ ｎｇ ｈａ ｗ ｐ；ｓ ｔｓ ａ ｏ ａ ｔａｉ ｓｎ ｙ ｒ ：ｃ ｔ ｒａ ｐｌｃ ｔｏ ｓ ａ ｏ ｍａ ｐｉ ；ｓ ｄｏ ｍａ ｏｆ ｈ ｄ ｗ； ｎ ｉｌａ ｉ ｇ
在现 实世 界 中，阴影 无 处不在 。阴影提 供 了 光源 对物 体 的照 射信 息 ，它增 加 了人们 理解三 维 场景 的深 度ｕ。对于 阴影 的生成 ， 目前人 们 已经 Ｊ
中 ，而是 结合给 定 点周 围点 的信 息来 决定此 点是
否 在 阴影中 。因此 ，在普 通算 法第 二步前 ，并不
１ ຫໍສະໝຸດ Baidu 人 工 作
目前 两 种 流 行 的 阴 影 生 成 算 法 是 阴 影 体 （ｈ ｄ ｗ Ｖ ｌｍｅ） 和 阴 影 映 射 算 法 （ｈ ｄ ｗ Ｓ ａ ｏ ｏｕ ｓ 】 Ｅ Ｓａｏ
基 金项 目：国家 自然科 学基 金资 助项 目 （０７ １６ ６ ５３ ４ ）
作 者简 介 ：曾晓 一 （９ ３ ） １８一 ，男，重 庆人 ，硕 士研 究生 ，主要 研究 方 向为真 实感 图形 学。
工 程
图
学
学 报
２ １ 年 ０ ０．
究的焦 点 ，也 是本 文要解 决 的 问题 。
“ 阴影映射 图” ，然后从观察者视点将场景渲染到一个屏幕纹理缓冲 中，进而对此纹理采用 ｐｒ ｎ ｇ ｌ ｅ ｆｔ ｉ Ｐ Ｆ策略进行反走样 ，最后采用高斯滤波对 阴影进行模糊 处理 。 ｅ ｅｔ ｅｃ ｓｒ ｌｒ ｇ（Ｃ ） ｃ ａ ｏ ｅｎ ｉ 该 算法 不仅得 到 了较 好 的软 阴影效 果 ，并且也 有较好 的 实时性 ， 适应 实时动态 变化 场 景的 可
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｎ ｅ ｅ ｔ ｅ ｒ ａ － ｍｅ ｓ ｆ ｓ ａ ｏ ａ ｇ ｒｔ ｍ ｒ ｓ ｎ ｅ ． ｉ ｔ ｔ ｅ ｓ ａ ｏ ｍａ ｓｒ ｃ ： ｆ ｃ ｉ ｅ ｌ ｉ ｏ ｔ ｈ ｄ ｗ ｌ ｏ ｉ ｖ ｔ ｈ ｉ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ Ｆ ｒ ， ｈ ｈ ｄ ｗ ｐ ｓ ｓ ｆ ｍ ｅｌ ｈ ｉｗ ｅ ｅ ａ ｅ ． ｈ ｎ ｔ ｅ ｓ ｅ ｅｉ ｎ ｅ ｅ ｔ ｃ ｅ ｎ ｂ ｆｅ ｘ ｕ ｅｒ ｔ ｅ ａ ｒ ｔ ｇ ｔ ｅ ｉ ｇ ｎ ｒ ｔｄ Ｔ ｅ ｃ ｎ ｓ ｅ ｄ ｒ ｄｉ ｏ ａ ｓ ｒ ｅ ｕ ｒｔ ｔ ｒ ａｈ ｒ ｈ ｎ ｏ ｈ ｉ ｖ ｓ ｈ ｒ ｎ ｅ ｔ
需求。
关 键 词：计算机应用；阴影映射；阴影映射 图；软 阴影；反走样 中图分 类号 ：Ｔ ５ ． Ｐ３ ５ ２ ５ 文献标 识码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ — １８２ １ ）４０ ２ ．５ ０ ３０ ５ （０ ００ ．０ ７０
Ａｌ ｏ ｉｈ ｎ ｍ ｐｌｍ ｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｈａ ｗ ｇ ｒｔ ｍ ａ ｄ Ｉ ｅ ｎｔ ｔｏ ｆＳ ｆ Ｓ ｄｏ ｔ
Ｚ ＮＧ Ｘｉ —ｉ ＨＥＹ ａ － ｎ Ｅ ａ ｙ， ｏ ｕ ｎｊ ｕ
（ ｅ ａｔ ｎ ｆ ｏ ｐ ｔ ｃ ｎ ｅａ ｄ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｓ ａ ｇ ａ Ｊ ｏｏ ｇ ｉ ｒ ｔ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ４ ， ｈ ａ Ｄ ｐｒ ｍｅ ｔ Ｃ ｍ ｕｅ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｇｎ ｅｉ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ｉ ｔｎ ｖ ｓ ｙ ｈ ｈ ｉ ０ ２ ０ Ｃ ｉ ） ｏ ｒ ｅ Ｅ ｎ ａ Ｕｎ ｅ ｉ ， ｎ ｎ
ｈ ｌ ｃｅｎ Ｎｅ ｔｔｅｐ ｒｅ ｔ ｌｓｒ ｔ ｉ Ｐ Ｆ ｓ ｓｄｔ ｒｍｏ ｅｔ ｌ ｉ ｎｔ ｔｅｒａ ｓｒｅ ． ｘ，ｈ ｅｃｎａ ｅｃｏｅ ｌ ｒ ｇ（Ｃ ）ｉ ｕｅ ｅ ｖ ｅａｉｓ ｇｏ ｅ ｅ ｇ ｉ ｆ ｅｎ ｏ ｈ ａｎ ｈ
ｅ ｇ ｆｓ ａ ｏ Ｆ ｎ ｌ ， ｅＧａ ｓ ｉｎ ｆｌ ｒｉ ｕ ｅ ｌ ｒ ｈ ｃ ｅ ｎ Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｉ ｄ ｃ ｔ ａ ｅ ｄ ｅ ｏ ｄ ｗ． ｉ ａ ｌ ｔ ｕ ｓａ ｔ ｓ ｄ ｔ ｂ ｕ ｅｓ ｒ ｅ ． ｅｒ ｓ ｌ ｉａ ｅｔ ｔ ｈ ｈ ｙｈ ｉ ｅ ｓ ｏ ｔ ｓｎ ｈ ｔ ａ ｇ ｒ ｈ ｎ ｔ ｎ ｙ ｐ ｏ ｕ ｅ ｏ ｄ ｓ ｆ ｓ ａ ｏ ｂ ｔ ｌｏｈ ｓ ｅ ｌ ｉ ｆｅ ｔ ｏ ｙ ａ ｃｓ ｅ ｅ ． ｌ ｏ ｔ ｍ ｏ ｌ ｒ ｄ ｃ ｓａｇ ｏ ｏ ｈ ｄ ｗ， ｕ ｓ ａ ａ ・ ｍｅｅ ｃ ｒ ｎ ｍｉ ｃ ｎ ｓ ｉ ｏ ｔ ａ ｒ ｔ ｆ ｄ
射下 的 。但在现 实场 景 中光源 是有 一定尺 寸 的， 这使得 场 景 中点有可 能接 受到 部分 的光源 。在 软 阴影算 法 中 ，定义 一个 点位于本 影 中 ，如果光源 射 向它 的光 线被 全部遮 挡 了 ；否 则 ，如 果只有部
做许 多研 究 ，现 有 的阴影 算法分 为两 大类 ：硬 阴 影算法 和 软阴影 算法 【。所 谓硬 阴影 算法 是指 场 ２ 】 景 中的点只有 在 阴影 中或在 阴影之 外两 种状 态 ，