专利名称：一种大规模室外场景的阴影绘制方法
技术领域：
本发明涉及计算机图形学领域，特别是涉及一种大规模室外场景的阴影绘制方法。
背景技术：
渲染场景时，阴影是很重要的一部分，没有阴影的场景看起来很不真实。阴影可以给出有关场景的信息，物体间的空间关系以及光源的位置信息。最近几年，阴影图一直是比较流行的阴影渲染算法。阴影图算法是一种基于图像采样技术的阴影生成算法，该算法的过程是对场景进行两遍绘制1)以光源作为视点绘制场景，将深度信息存储在一幅深度纹理中；2)从真实视点角度，以常规方式绘制场景。对于每一个绘制点，计算其在光源裁剪空间中的深度值，为描述方便此深度值记为D2，并将此深度值与第一遍绘制后生成的纹理图中相应的深度值Dl做比较若D2 > D1，则表示该点与光源之间还有其他物体，该点位于阴影中；否则，当前点不在阴影中。阴影图算法与图像相关，因此不可避免地产生边缘走样等问题。此外，阴影的质量与阴影图的分辨率相关，当分辨率较低时，阴影质量很差。因此能否对阴影图算法进行改进，解决以上弊端，成为了本领域技术人员的研究的新的方向。因而，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是如何找到一种占用内存的空间小而且快速的大规模室外场景的阴影绘制方法。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是提供一种大规模室外场景的阴影绘制方法，该方法是一种占用内存的空间小而且快速的大规模室外场景的阴影绘制方法。为了解决上述问题，本发明公开了一种大规模室外场景的阴影绘制方法，包括将视截体按照深度值进行划分，获得视截体的分割单元；对光截体进行划分，获得光截体的四棱锥的划分单元；对阴影图进行渲染，获得阴影图的渲染效果图；对大规模室外场景的整个场景进行渲染，获得大规模室外场景的整个场景的渲染效果图。优选的，所述将视截体按照深度值进行划分，获得视截体的分割单元的步骤，包括采用对数分割方式和平均分割方式相结合的方式，将视截体按照深度值进行划分，获得视截体的分割单元。优选的，所述采用对数分割方式和平均分割方式相结合的方式的步骤，包括通过公式C1 = (Cilt^Crftm)/2(I)来采用对数分割方式和平均分割方式相结合的方法；
其中，Ci108表示采用对数分割方式确定分割点的位置，Criform表示采用平均分割方式确定分割点的位置，Ci表示采用对数分割方式和采用平均分割方式二者取均值所确定的分割点。优选的，所述采用对数分割方式和平均分割方式相结合的方式的步骤，包括所述利用分割方式确定分割位置后，对近处和远处的分割体依据距离远近都能产生合适的采样密度，获得高精度的场景渲染效果图。优选的，所述对光截体进行划分，获得光截体的四棱锥的划分单元的步骤，包括通过计算沿着坐标轴方向排列的包围盒与光截体求交集，来对光截体进行划分， 获得光截体的四棱锥的划分单元。优选的，所述对阴影图进行渲染，获得阴影图的渲染效果图的步骤，包括将光截体进行划分，获得光截体的若干分割单元；在局部光源空间中对每个视截体进行渲染，获得阴影图的渲染效果图。优选的，所述对大规模室外场景的整个场景进行渲染，获得大规模室外场景的整个场景的渲染效果图的步骤，包括将上述获得的阴影图的渲染效果图加入到虚拟环境中，获得大规模室外场景的整个场景的渲染效果图。优选的，所述将上述获得的阴影图的渲染效果图加入到虚拟环境中，获得大规模室外场景的整个场景的渲染效果图的步骤，包括所述通过判断像素是否被遮拦的方式，将上述获得的阴影图的渲染效果图加入到虚拟环境中，获得大规模室外场景的整个场景的渲染效果图。优选的，所述通过判断像素是否被遮拦的方式，将上述获得的阴影图的渲染效果图加入到虚拟环境中，获得大规模室外场景的整个场景的渲染效果图的步骤，包括依据像素点的深度值选择相应的阴影图，获得相应的阴影图的渲染效果图；将像素转换到各个光截体空间的分割单元；通过上述方式将上述获得阴影图的渲染效果图加入到虚拟环境中，获得大规模室外场景的整个场景的渲染效果图。本发明显著优点在于在大规模虚拟环境中，通过使用对数分割和平均分割相结合的分割方法，利用平行于视觉投影面的一些平面将视截体分割成不同的深度部分，然后对每个分割部分各自生成一个阴影图，保证了在整个深度范围内均能生成合适的采样密度，最后利用多个阴影图进行渲染，既增强了场景真实感，又保证了绘制速度，减少了缓存空间，较好地解决了大规模虚拟环境中实时阴影生成技术问题。总之，本发明提供了一种大规模室外场景的阴影绘制方法，该方法是一种占用内存的空间小而且快速的大规模室外场景的阴影绘制方法。
图1是本发明一种大规模室外场景的阴影绘制方法的实施例的步骤流程图；图2是本发明中分割视截体并生成阴影示意图；图3是本发明中走样原因分析示意图4是本发明中划分光源空间的示意图；图5是本发明中的算法流程示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。本发明的核心思想之一是提供了一种大规模室外场景的阴影绘制方法，包括将视截体按照深度值进行划分，获得视截体的分割单元；对光截体进行划分，获得光截体的四棱锥的划分单元；对阴影图进行渲染，获得阴影图的渲染效果图；对大规模室外场景的整个场景进行渲染，获得大规模室外场景的整个场景的渲染效果图；该方法是一种占用内存的空间小而且快速的大规模室外场景的阴影绘制方法。本发明通过平均分割和对数分割相结合的方法，利用平行于视觉投影面的分割面将视截体划分成不同的深度部分，然后对每个分割部分生成对应的阴影图，最后利用多个阴影图代替单个阴影图进行渲染。参照图1，示出了本发明一种大规模室外场景的阴影绘制方法的实施例的步骤流程图，具体可以包括步骤101、将视截体按照深度值进行划分，获得视截体的分割单元。其中，所述步骤101具体可以包括子步骤Al、采用对数分割方式和平均分割方式相结合的方式，将视截体按照深度值进行划分，获得视截体的分割单元。所述采用对数分割方式和平均分割方式相结合的方式的步骤，包括子步骤Bi、通过公式Ci = ((，+(广"° ) /2⑴来采用对数分割方式和平均分割方式相结合的方法；其中，Ci108表示采用对数分割方式确定分割点的位置，Criform表示采用平均分割方式确定分割点的位置，Ci表示采用对数分割方式和采用平均分割方式二者取均值所确定的分割点。所述采用对数分割方式和平均分割方式相结合的方式的步骤，包括子步骤Cl、所述利用分割方式确定分割位置后，对近处和远处的分割体依据距离远近都能产生合适的采样密度，获得高精度的场景渲染效果图。参照图2，示出了本发明中分割视截体并生成阴影示意图。从图2中可以看出采用本发明的一种大规模室外场景的阴影绘制方法来分割视截体并生成阴影的全过程，具体如下所述场景中不同深度的物体需要不同的纹理解决方案，可以通过根据深度值进行视截体分割来实现，关键是如何定义分割点。在讨论如何选择分割点之前，我们先分析引起阴影图走样的原因。在图2中，V代表视截体空间，η和f为近裁减面和远裁减面，s代表纹理图坐标空间，ds代表纹理图中某像素大小，光束通过一个在纹理空间中面积为dsXds的纹素，经过场景中物体后投影在视觉空间中的长度为dz，同时将该物体在视点空间中的高度以及在图像平面中的投影大小分别记作dy和dp，dp近似地等于ndy/z。Φ和θ分别表示该表面的法线与屏幕方向的夹角、法线与阴影平面的夹角。由于dy = dzC0Sc!VC0Se，则阴影的走样误差dp/ds为
权利要求
1.一种大规模室外场景的阴影绘制方法，其特征在于，包括将视截体按照深度值进行划分，获得视截体的分割单元；对光截体进行划分，获得光截体的四棱锥的划分单元；对阴影图进行渲染，获得阴影图的渲染效果图；对大规模室外场景的整个场景进行渲染，获得大规模室外场景的整个场景的渲染效果图。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将视截体按照深度值进行划分，获得视截体的分割单元的步骤，包括采用对数分割方式和平均分割方式相结合的方式，将视截体按照深度值进行划分，获得视截体的分割单元。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用对数分割方式和平均分割方式相结合的方式的步骤，包括通过公式Ci = (Ci10^Criform)/2(I)来采用对数分割方式和平均分割方式相结合的方法；其中，CiW表示采用对数分割方式确定分割点的位置，CVmitom表示采用平均分割方式确定分割点的位置，Ci表示采用对数分割方式和采用平均分割方式二者取均值所确定的分割点。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用对数分割方式和平均分割方式相结合的方式的步骤，包括所述利用分割方式确定分割位置后，对近处和远处的分割体依据距离远近都能产生合适的采样密度，获得高精度的场景渲染效果图。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对光截体进行划分，获得光截体的四棱锥的划分单元的步骤，包括通过计算沿着坐标轴方向排列的包围盒与光截体求交集，来对光截体进行划分，获得光截体的四棱锥的划分单元。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对阴影图进行渲染，获得阴影图的渲染效果图的步骤，包括将光截体进行划分，获得光截体的若干分割单元；在局部光源空间中对每个视截体进行渲染，获得阴影图的渲染效果图。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对大规模室外场景的整个场景进行渲染，获得大规模室外场景的整个场景的渲染效果图的步骤，包括将上述获得的阴影图的渲染效果图加入到虚拟环境中，获得大规模室外场景的整个场景的渲染效果图。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将上述获得的阴影图的渲染效果图加入到虚拟环境中，获得大规模室外场景的整个场景的渲染效果图的步骤，包括所述通过判断像素是否被遮拦的方式，将上述获得的阴影图的渲染效果图加入到虚拟环境中，获得大规模室外场景的整个场景的渲染效果图。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通过判断像素是否被遮拦的方式，将上述获得的阴影图的渲染效果图加入到虚拟环境中，获得大规模室外场景的整个场景的渲染效果图的步骤，包括依据像素点的深度值选择相应的阴影图，获得相应的阴影图的渲染效果图； 将像素转换到各个光截体空间的分割单元；通过上述方式将上述获得阴影图的渲染效果图加入到虚拟环境中，获得大规模室外场景的整个场景的渲染效果图。
全文摘要
本发明提供了一种大规模室外场景的阴影绘制方法，包括将视截体按照深度值进行划分，获得视截体的分割单元；对光截体进行划分，获得光截体的四棱锥的划分单元；对阴影图进行渲染，获得阴影图的渲染效果图；对大规模室外场景的整个场景进行渲染，获得大规模室外场景的整个场景的渲染效果图；该方法是一种占用内存的空间小而且快速的大规模室外场景的阴影绘制方法。
文档编号G06T15/60GK102436673SQ20111032510
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者平红燕 申请人:克拉玛依红有软件有限责任公司