虚拟室内场景中户外光照算法的研究及应用

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面向室内场景的虚拟现实技术近年来在各领域应用日益广泛,其中,对光影效果的研究更成为关注的重点。本文对现有室内场景的户外光照算法进行了分析,根据户外光照的特点,研究了基于平行光源阴影图-超椭圆算法的户外光照方法,该方法较好地反映了室内场景户外光照的平行性、区域性的特点,并对两者效果融合方法进行了较深入的探讨。  首先,本文通过分析户外光照平行性的特点,在传统的点光源阴影图的基础上,研究了平行光源阴影图算法,使之产生的阴影符合平行光所产生的阴影效果。  其次,针对户外光照在室内场景中形成“区域光照”效果的问题,本文在对区域光照及传统方法进行研究之后,通过分析其特征及需求,提出了嵌套式超椭圆算法。利用超椭圆的几何特性,模拟以矩形为代表的门窗轮廓,并在实验中加以验证。  而对于户外光照这两大特征效果的融合,本文在讨论和分析了可行方法后,采取了高性能的子程序双通道渲染的方法,运用片段着色器的子程序来实现两者的叠加融合,并通过帧缓存来提高效率。  实验结果验证了平行光源阴影图-超椭圆算法的实际应用价值,尤其适合实时渲染系统。本文还将平行光源阴影图-超椭圆算法与全局光照的辐射度算法进行了比较,比较结果证实了本文所提出的算法在实时系统应用中具有较大优势。
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