阴影算法毕业论文

对于阴影场景的渲染需要两个步骤来完成。第一步是产生阴影图本身，第二步是将阴影图应用到场景中。根据实现方式以及光源数目的不同，阴影场景渲染过程可能需要两个或者更多的绘制过程。 第一步是从光源的视角渲染场景。对于点光源来说，视场是一个视角足够宽的透视投影。对于象太阳光这样的定向光来说，需要使用正投影。根据这个渲染结果提取、保存深度缓冲。因为只与深度信息相关，因此通常避免更改颜色缓冲区，并且不对光线及纹理进行计算以及节省时间。这个深度图经常在图形卡的内存中保存为纹理。一旦场景中的光源或者物体发生变动，就必须重新更新深度图，但是在其它场合下也可以重复使用深度图，例如只有照相机运动的场合。如果场景中有多个光源，必须针对每个光源分别生成深度图。在许多实现方法中为了节省重绘深度图所花费的时间，可以只对场景中的一部分物体进行渲染来生成阴影图。另外，为了解决当前深度值与下一步绘制的表面深度太接近产生的深度冲突问题（Z-fighting），也可能在阴影图渲染过程中对物体的照明深度添加一个偏移。实现这种效果的另外一种可选方法是裁剪掉前面的物体，仅对后面的物体进行渲染生成阴影图。 第二步就是使用阴影图按照普通的透视投影绘制场景。这个过程分为三个主要的部分，第一是找出物体在光照视景中的坐标，第二是将这个坐标与深度图中的对应值进行比较，最后就是根据处于阴影或者光照下的位置将物体绘制出来。光照空间坐标为了将物体点与深度图进行比较，物体在场景坐标系中的位置必须要转换到光照空间中的对应位置，这个变换可以用矩阵乘法实现。物体在屏幕上的位置可以通过普通的坐标变换确定，但是必须要生成第二套坐标来定位物体在光照空间中的位置。将世界坐标系变换到光照空间坐标系的变换矩阵与第一步中用于渲染阴影图的变换矩阵相同，在OpenGL中它是模型视图与投影矩阵之积。这样就生成一组齐次坐标，如果可见的话经过透视除法（perspective division）转换成归一化设备坐标，每个分量（x、y、z）都落在 -1 到 1 之间。有许多的实现方法要进行另外的缩放及偏移矩阵乘法将 -1 到 1 之间的数值转换到深度图或纹理图中更常用的 0 到 1 之间的数值。这个缩放过程也可以在透视除法之前完成如果使用shader或者其它的图形硬件扩展完成这项工作的话，那么通常在顶点级进行这样的变换，生成的数值在其它定点之间进行插值，然后传递到片断处理的部分。