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航海模拟器视景系统中阴影技术的研究
| 论文题名： | 航海模拟器视景系统中阴影技术的研究 |
| 关键词： | 航海模拟器;视景系统;阴影绘制;比例分割;阴影体算法;光线追踪 |
| 摘要： | 视景系统是航海模拟器的重要组成部分，要求对所模拟船舶及航行环境有真实的再现。阴影能增强三维虚拟场景的真实感并为场景中物体的空间关系提供重要的视觉信息，帮助船舶驾驶人员获得准确的位置信息，为船舶的操纵提供重要依据。 本文重点研究视景系统中的阴影绘制技术，在满足阴影绘制真实感的前提下提高阴影绘制效率，对栈桥、直升机、码头等重点景物的阴影绘制进行了深入研究，取得了较为满意的效果。本文的主要贡献包括以下几个方面： 深入研究了阴影图(Shadow Map)算法，针对阴影图算法边缘走样的问题，提出了基于比例分割的多阴影图绘制算法，依据场景中对象距离视点远近，使用按比例分割的方法对阴影图进行合理的分割，减小了缓存资源的使用，提高了距离视点较近处场景的采样率，减小近处场景阴影的走样。 针对阴影体算法填充率高、无法适应复杂场景的问题，提出一种优化的阴影体绘制算法。该算法首先限定阴影绘制区域，然后根据视点是否处于阴影体内动态使用Depth—pass或Depth—fail方法加速阴影的绘制，提高绘制效率；采用一种自动填补网格中孔洞的算法保证阴影体生成的正确性；对阴影体算法进行改进，提出一种基于V—buffer的软阴影绘制算法，在GPU上通过V—buffer表达阴影区域的明亮度，实现了硬件加速的软阴影绘制。 针对光线追踪算法运算量大，计算速度慢的问题，提出了基于GPU加速的光线追踪阴影绘制算法，将光线跟踪算法中光线—物体相交的计算移植到GPU上进行，在一定程度上提高了光线追踪算法的绘制速度。 |
| 作者： | 杨晓 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 金一丞 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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