[发明专利]快速百分比靠近软阴影绘制方法

说明书

本发明公开了一种快速百分比靠近软阴影绘制方法，包括以下步骤：步骤1：生成阴影图及相应的缩减式多尺度阴影图；步骤2：利用采样信息及复用方案对搜索区域图进行较为精确的快速遍历，得到遮挡物的平均深度；步骤3：计算各像素过滤区域的范围，并使用快速遍历和复用方案对该区域进行遍历，得到软阴影；步骤4：对软阴影图进行模糊处理。本发明能够在较少的运行时间下生成质量较好的软阴影，具有更高的运行效率。

技术领域

本发明涉及计算机图形学中阴影绘制技术领域，具体涉及一种快速百分比靠近软阴影绘制方法，对百分比靠近软阴影绘制算法进行改进，在保证软阴影质量的情况下，降低其运行时间。

背景技术

近年来，虚拟现实的各种应用与大型游戏对虚拟场景的真实感要求越来越高，如何让用户在虚拟环境中体验到与现实世界相同的感受，是这一领域的研究热点之一。阴影可以表达物体间的空间关系，因此被视为提升虚拟场景真实感的重要手段。

阴影可分为硬阴影和软阴影，前者是在点光源下产生的，后者则是在面光源下产生的，更符合人们的认知。虚拟场景中软阴影生成算法可分为基于图像的方法和基于几何计算的方法，前者实现简单而且性能更高。鉴于人们对虚拟场景真实感的要求越来越高以及硬件资源的限制，研究者们将重点放在了基于图像的软阴影生成方法上。

百分比靠近软阴影(Percentage Closer Soft Shadow，PCSS)是一种基于图像的软阴影生成算法，具有实现简单、软阴影生成质量高的优点，因而成为研究的主流。但该方法的计算量很大，生成软阴影的速度较慢。一些研究通过使用预计算数据来重构阴影测试函数，在一定程度上提升了PCSS算法的性能，但会导致生成的软阴影出现漏光现象，影响了软阴影的质量。高质量快速百分比靠近软阴影(High Quality and Efficient PercentageCloser Soft Shadows，HQEPCSS)未进行阴影测试函数的重构，因而可以生成质量较高的软阴影，但是在某些场景中，该方法的效率不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种快速百分比靠近软阴影绘制方法(FastPCSS，FPCSS)，能够在较少的运行时间下生成质量较好的软阴影。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种快速百分比靠近软阴影绘制方法，包括以下步骤：

步骤1：生成缩减式多尺度阴影图；

步骤2：对场景进行延迟渲染，生成G缓存；

步骤3：计算各像素的搜索区域，并保存为搜索区域图；

步骤4：使用σ₁＝0.0，σ₂＝σ₃＝0.1的差异性上界、4×4的局部区域，并且在父亲像素中保存孩子的位置信息，得到搜索区域图的层级结构图；其中，σ₁、σ₂、σ₃分别代表两像素间可容忍的区域大小差异、区域中心点差异、深度值差异的最大值；

步骤5：利用3层的线性四叉树进行快速遍历，在遍历时使用缩减式多尺度阴影图查询当前遍历区域，接着使用查询到的信息，对代表像素进行处理，得到代表像素的遮挡物平均深度；

步骤6：利用搜索区域图的层级结构图，填充其余像素的平均遮挡物深度；

步骤7：计算各像素的半影大小；

步骤8：根据半影大小计算各像素的过滤区域范围并保存为过滤区域图；

步骤9：利用σ₁＝0.0，σ₂＝σ₃＝0.1的差异性上界、2×2的局部区域，并且在父亲像素中保存孩子的位置信息，得到过滤区域图的层级结构图；