[发明专利]一种在三维可视化图形中的阴影渲染方法

说明书

本发明涉及一种阴影渲染方法，该方法包括：为要渲染的区域确定第一深度基准面(Z₁)和第二深度基准面(Z₂)，将第一深度基准面(Z₁)和第二深度基准面(Z₂)中相对更靠近光源(300)的第一深度基准面(Z₁)的深度值映射为最大深度基准(Z_max)，将第一深度基准面(Z₁)和第二深度基准面(Z₂)中相对更远离光源(300)的第二深度基准面(Z₂)的深度值映射为最小深度基准(Z_min)，本发明能够减少阴影的闪动。

技术领域

本发明涉及阴影渲染方法，尤其涉及一种在三维可视化图形中的阴影渲染方法。

背景技术

现实场景中，阴影是一种常见的光照现象，通常是指由于光沿直线传播被不透明物体阻挡而产生的黑暗区域。而在虚拟场景中，由三维建模生成的对象表示的阴影对于大体上可视化屏幕以及检测对象之间的相对关系是非常重要的。在实时渲染中，目前已有多种阴影渲染算法，这些算法主要分为三类，即全局光照算法、阴影映射算法和阴影体算法，其中以光线追踪为代表的全局光照算法虽然效果逼真，但计算量巨大，很难进行实时绘制，阴影映射算法和阴影体算法可视为全局光照方法的近似方法。阴影体算法由于对场景中的物体几何复杂程度有严重的依赖，且对场景中物体形状的构成有严格限制，因此适用性较差。而阴影映射算法对场景复杂度几乎没有任何限制，并且原理简单，绘制速度快，使得阴影映射算法成为了目前实时渲染领域最常用的阴影渲染算法，其基本原理是以光源为视点可看到场景中所有被照亮的部分，而光源看不到的区域则是阴影区域。

传统的阴影映射方法主要分为两步：

步骤1：以光源位置为视点对整个场景进行绘制，记录场景中每个可见像素的可见深度，这些可见深度信息代表了某像素上距离光源最近物体与光源之间的距离，将这些可见深度信息储存后构成深度纹理；

步骤2：从真实视点的角度绘制场景，对于绘制的每个点或者说像素，计算其距离光源的距离或者说实际深度，并将距离光源的距离或者说实际深度与第一步绘制中生成的深度贴图中相应的深度值进行比较，若距离光源的距离＞可见深度，或者说距离光源的实际深度＞可见深度，则表示该点或者像素与光源之间还有其他物体，该点或者像素位于阴影中，否则，该点或者像素不在阴影中。

为了进行深度比较，每个点或者像素的深度都要处理为[0～1]中的一个数字。根据现有技术的三维场景的阴影生成方法，离光源近的一个基准面为深度为0的基准面，离光源远的一个基准面为深度为1的基准面，然后基于则两个基准面来判断深度。这种基准面的设定方法虽然符合人们的认知习惯，但是导致的问题是靠近1的区域，浮点数精度明显劣于靠近0的区域，而三维场景中为了让灯光尽可能地照射到三维场景中的每个点和更好地模拟太阳光接近于平行照射地球的效果，会将灯光设置在远离三维场景的地方，以致于三维视图的阴影会出现闪动。而这种闪动不仅会对视觉效果造成影响，还可能影响观察者的情绪和造成观察者的视觉疲劳。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种阴影渲染方法，该方法包括：为要渲染的区域确定第一深度基准面和第二深度基准面，将第一深度基准面和第二深度基准面中相对更靠近光源的第一深度基准面的深度值映射为最大深度基准，将第一深度基准面和第二深度基准面中相对更远离光源的第二深度基准面的深度值映射为最小深度基准。

根据一个优选实施方式，一种阴影渲染方法，该方法包括：限定要渲染的立体场景的全部或者部分的体的包络盒，其中，所述包络盒的垂直于光轴的第一虚拟面和第二虚拟面分别作为第一深度基准面和第二深度基准面，将第一和第二深度基准面中相对更靠近光源的第一深度基准面的深度值映射为最大深度基准，将第一和第二深度基准面中相对更远离光源的第二深度基准面的深度值映射为最小深度基准。