题目：三维虚拟环境逼真阴影实时绘制技术的研究与实现

阴影是自然环境中由于物体对光线的遮挡而产生的视觉现象。虚拟环境中物体或对象的阴影绘制对于场景的逼真度以及用户的沉浸感体验至关重要，因此实时阴影的绘制一直是计算机图形学领域重要的研究问题。尽管取得了众多研究成果，但仍然有许多有待解决的问题，其中如何平衡阴影绘制中真实感与实时性这一对矛盾显得尤为重要。图形API标准发展（如OpenGL3.0和Direct3D10）和显卡硬件不断涌现为实时阴影绘制算法研究提供了新的途径和方法。 本论文研究来源于国家自然科学基金(60533070)(60773153)、教育部科学技术研究重大项目 (308004)、科技部科技支撑计划项目 (2006BAK12B09)和北京市科委项目 (Z07000100560714)。论文针对复杂场景下的实时软阴影算法开展研究，取得了以下研究成果： （1）提出了一种视点驱动的自适应阴影图算法。本论文先给出了一种基于阴影图算法反走样的基本算法——延时阴影。在此基础上提出了一种视点驱动的自适应阴影图算法。该算法针对经典阴影图算法在复杂场景中易受到走样影响的不足进行了改进。算法首先获取当前视点所能够看到的场景范围，然后绘制该范围内的阴影图，并映射到场景中生成实时阴影。该方法同经典的阴影图算法相比，剔除了场景中不必要的阴影绘制，提高了阴影图的利用率，反走样效果好。同自适应阴影图的方法相比，该方法只需要绘制一或两幅阴影图，算法的复杂度低，可以满足百万级面片复杂场景实时阴影绘制的需要。 （2）研究并实现了三种典型实时软阴影算法。包括反投影软阴影算法（Backprojection）、靠近百分比软阴影算法（PCSS）和求和面积表方差阴影图软阴影算法（SATVSM）。 （3）将上述研究成果应用到“虚拟奥运博物馆”的“礼射”系统中，应用结果表明了算法的正确有效。