[發(fā)明專利]快速百分比靠近軟陰影繪制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811300421.0
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109493406B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱敏;王建華;李曉偉;楊瑞豐;陳奕筱
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T15/60;G06T1/60
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 王沙沙

本發(fā)明公開了一種快速百分比靠近軟陰影繪制方法，包括以下步驟：步驟1：生成陰影圖及相應的縮減式多尺度陰影圖；步驟2：利用采樣信息及復用方案對搜索區(qū)域圖進行較為精確的快速遍歷，得到遮擋物的平均深度；步驟3：計算各像素過濾區(qū)域的范圍，并使用快速遍歷和復用方案對該區(qū)域進行遍歷，得到軟陰影；步驟4：對軟陰影圖進行模糊處理。本發(fā)明能夠在較少的運行時間下生成質(zhì)量較好的軟陰影，具有更高的運行效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機圖形學中陰影繪制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速百分比靠近軟陰影繪制方法，對百分比靠近軟陰影繪制算法進行改進，在保證軟陰影質(zhì)量的情況下，降低其運行時間。

背景技術(shù)

近年來，虛擬現(xiàn)實的各種應用與大型游戲?qū)μ摂M場景的真實感要求越來越高，如何讓用戶在虛擬環(huán)境中體驗到與現(xiàn)實世界相同的感受，是這一領(lǐng)域的研究熱點之一。陰影可以表達物體間的空間關(guān)系，因此被視為提升虛擬場景真實感的重要手段。

陰影可分為硬陰影和軟陰影，前者是在點光源下產(chǎn)生的，后者則是在面光源下產(chǎn)生的，更符合人們的認知。虛擬場景中軟陰影生成算法可分為基于圖像的方法和基于幾何計算的方法，前者實現(xiàn)簡單而且性能更高。鑒于人們對虛擬場景真實感的要求越來越高以及硬件資源的限制，研究者們將重點放在了基于圖像的軟陰影生成方法上。

百分比靠近軟陰影(Percentage Closer Soft Shadow，PCSS)是一種基于圖像的軟陰影生成算法，具有實現(xiàn)簡單、軟陰影生成質(zhì)量高的優(yōu)點，因而成為研究的主流。但該方法的計算量很大，生成軟陰影的速度較慢。一些研究通過使用預計算數(shù)據(jù)來重構(gòu)陰影測試函數(shù)，在一定程度上提升了PCSS算法的性能，但會導致生成的軟陰影出現(xiàn)漏光現(xiàn)象，影響了軟陰影的質(zhì)量。高質(zhì)量快速百分比靠近軟陰影(High Quality and Efficient PercentageCloser Soft Shadows，HQEPCSS)未進行陰影測試函數(shù)的重構(gòu)，因而可以生成質(zhì)量較高的軟陰影，但是在某些場景中，該方法的效率不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種快速百分比靠近軟陰影繪制方法(FastPCSS，F(xiàn)PCSS)，能夠在較少的運行時間下生成質(zhì)量較好的軟陰影。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種快速百分比靠近軟陰影繪制方法，包括以下步驟：

步驟1：生成縮減式多尺度陰影圖；

步驟2：對場景進行延遲渲染，生成G緩存；

步驟3：計算各像素的搜索區(qū)域，并保存為搜索區(qū)域圖；

步驟4：使用σ₁＝0.0，σ₂＝σ₃＝0.1的差異性上界、4×4的局部區(qū)域，并且在父親像素中保存孩子的位置信息，得到搜索區(qū)域圖的層級結(jié)構(gòu)圖；其中，σ₁、σ₂、σ₃分別代表兩像素間可容忍的區(qū)域大小差異、區(qū)域中心點差異、深度值差異的最大值；

步驟5：利用3層的線性四叉樹進行快速遍歷，在遍歷時使用縮減式多尺度陰影圖查詢當前遍歷區(qū)域，接著使用查詢到的信息，對代表像素進行處理，得到代表像素的遮擋物平均深度；

步驟6：利用搜索區(qū)域圖的層級結(jié)構(gòu)圖，填充其余像素的平均遮擋物深度；

步驟7：計算各像素的半影大小；

步驟8：根據(jù)半影大小計算各像素的過濾區(qū)域范圍并保存為過濾區(qū)域圖；

步驟9：利用σ₁＝0.0，σ₂＝σ₃＝0.1的差異性上界、2×2的局部區(qū)域，并且在父親像素中保存孩子的位置信息，得到過濾區(qū)域圖的層級結(jié)構(gòu)圖；