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题目:实时逼真地形绘制方法的研究与实现

关键词:地形绘制;裂缝处理;环境光遮挡;软阴影

  摘要

地形场景的实时逼真绘制是当前计算机真实感图形绘制的一个重要研究方向,广泛应用于图形引擎、虚拟现实技术支撑平台等。三维逼真地形的绘制涉及到地形建模、光照和纹理映射等操作过程,这些过程计算复杂。本文重点针对目前地形绘制过程中裂缝填补、环境光遮挡计算和软阴影绘制等内容进行研究,利用基于图像空间的技术进行加速绘制,在保证绘制质量的前提下提高绘制速度。本论文针对地形场景的实时逼真绘制开展了研究,主要工作如下:(1)研究并实现一种基于图像空间像素填充的分块地形无缝绘制方法。本文给出一种地形分块调度算法;针对分块地形不同层次细节之间形成的缝隙,将地形绘制到一张纹理中,利用纹理合成技术进行平滑的实时缝隙填充,作为最终的绘制效果;在裂缝填充时使用纹理颜色的信息熵为标准筛选需要检索的像素以降低计算量,并结合GPU图形硬件对算法进行加速。(2)研究并实现一种基于图像空间的环境光遮挡方法。该方法针对目前地形绘制中环境光遮挡计算方法效率低下的缺点,只对视点所见的场景进行环境光遮挡计算;在得到场景的深度纹理之后,采用计算最大遮挡角度的方法快速计算环境光遮挡;结合延迟着色等技术,快速绘制出整个场景的环境光遮挡效果。(3)研究并实现两种地形场景实时软阴影绘制方法。本文对百分比渐进软阴影算法和基于求和面积表的方差阴影图软阴影算法在地形场景中的应用进行研究,并对这两种算法的性能和特点进行了比较和总结,给出了在地形绘制过程中软阴影绘制方法选择策略。