[發明專利]一種基于圖像屏幕空間的實時軟陰影實現方法

在審

• 申請號: 201410367545.6
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104103089A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 張翼
• 申請（專利權）人: 無錫梵天信息技術股份有限公司
• 主分類號: G06T15/60
• 分類號: G06T15/60
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鄧猛烈;孟金喆

技術領域

本發明涉及軟陰影技術領域，尤其涉及一種基于圖像屏幕空間的實時軟陰影實現方法。

背景技術

作為游戲引擎中一個非常重要功能的光影效果，陰影在虛擬的游戲有著至關重要的作用，加入了此效果，圖像的立體感和層次將更加的豐富，同時也提高了場景的真實感受度。陰影可以分為軟硬兩種陰影，硬陰影算法比較簡單，而實時軟陰影比硬陰影更具有真實感，可是動態的軟陰影的實現是計算機圖形學研究的一個難點。傳統實時軟陰影的實現過程如下：首先以光源為視點生成包含場景深度信息的深度圖(shadow?map)，然后從觀察者視點將場景渲染到一張屏幕紋理緩沖中，進而對此采樣的紋理進行多次采樣取平均值(percentage?closer?filtering，PCF)，這種方法產生的軟陰影質量和采樣次數有直接關系，如果要得到比較柔和的軟陰影效果，則需要大量的紋理采樣，效率低下。

發明內容

本發明的目的在于通過一種基于圖像屏幕空間的實時軟陰影實現方法，來解決以上背景技術部分提到的問題。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于圖像屏幕空間的實時軟陰影實現方法，包括如下步驟：

A、遍歷場景內所有在虛擬相機可見范圍內的對象；

B、構建一個光源空間，并創建一個用于保存屏幕空間內深度的紋理，生成一張shadow?map；

C、經過投影變換將世界位置坐標轉化到燈光空間，獲得像素的新位置的深度圖；

D、將所述像素的新位置的深度和shadow?map進行比較，判定哪些像素處于陰影中，從而得到一張shadow?mask；

E、對所述shadow?mask進行高斯模糊處理；

F、將模糊后的shadow?mask與場景顏色進行疊加，實現軟陰影效果。

特別地，所述步驟B具體包括：在相機可見范圍內，構建一個光源空間，將相機的朝向與光源方向調為一致，并創建一個用于保存屏幕空間內深度的紋理，然后繪制場景、讀取深度緩沖的內容，將場景的深度緩沖信息渲染到浮點格式的紋理中，生成一張shadow?map。

特別地，所述步驟E具體包括：首先創建一個紋理并獲得紋理的表面信息，然后利用高斯模糊對紋理表面進行處理，其中，在渲染該紋理時需要渲染兩個目標：水平方向和垂直方向；對shadow?mask做高斯模糊，經過GPU光柵化后，渲染出一個屏幕大小的方形即模糊后的紋理。

本發明提出的基于圖像屏幕空間的實時軟陰影實現方法改良了傳統基于采樣紋理的PCF，有效的解決了場景模型邊界出現鋸齒的現象，實現了較好的軟陰影效果，而且對于較復雜的場景實現軟陰影的效果也非常好，繪制效率高。

附圖說明

圖1為本實施例提供的基于圖像屏幕空間的實時軟陰影實現方法流程圖；

圖2為本實施例提供的模糊前紋理圖；

圖3為本實施例提供的模糊后紋理圖；

圖4為本實施例提供的中心點相鄰像素所占的權重示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部內容。

請參照圖1所示，圖1為本實施例提供的基于圖像屏幕空間的實時軟陰影實現方法流程圖。

本實施例中基于圖像屏幕空間的實時軟陰影實現方法包括如下步驟：

步驟S101、遍歷場景內所有在虛擬相機可見范圍內的對象。遍歷場景中的對象是否在虛擬相機可見范圍內，只渲染相機內可見的區域。

步驟S102、構建一個光源空間，并創建一個用于保存屏幕空間內深度的紋理，生成一張shadow?map。在相機可見范圍內，構建一個光源空間，將相機的朝向與光源方向調為一致，并創建一個用于保存屏幕空間內深度的紋理，然后繪制場景、讀取深度緩沖的內容，將場景的深度緩沖信息渲染到浮點格式的紋理中，生成一張shadow?map即深度圖。

步驟S103、經過投影變換將世界位置坐標轉化到燈光空間，獲得像素的新位置的深度圖。根據步驟S102生成的shadow?map，在屏幕空間計算陰影的過程中，經過投影變換將世界位置坐標轉化到燈光空間。