[发明专利]一种基于图像屏幕空间的实时软阴影实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及软阴影技术领域，尤其涉及一种基于图像屏幕空间的实时软阴影实现方法。

背景技术

作为游戏引擎中一个非常重要功能的光影效果，阴影在虚拟的游戏有着至关重要的作用，加入了此效果，图像的立体感和层次将更加的丰富，同时也提高了场景的真实感受度。阴影可以分为软硬两种阴影，硬阴影算法比较简单，而实时软阴影比硬阴影更具有真实感，可是动态的软阴影的实现是计算机图形学研究的一个难点。传统实时软阴影的实现过程如下：首先以光源为视点生成包含场景深度信息的深度图(shadow map)，然后从观察者视点将场景渲染到一张屏幕纹理缓冲中，进而对此采样的纹理进行多次采样取平均值(percentage closer filtering，PCF)，这种方法产生的软阴影质量和采样次数有直接关系，如果要得到比较柔和的软阴影效果，则需要大量的纹理采样，效率低下。

发明内容

本发明的目的在于通过一种基于图像屏幕空间的实时软阴影实现方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于图像屏幕空间的实时软阴影实现方法，包括如下步骤：

A、遍历场景内所有在虚拟相机可见范围内的对象；

B、构建一个光源空间，并创建一个用于保存屏幕空间内深度的纹理，生成一张shadow map；

C、经过投影变换将世界位置坐标转化到灯光空间，获得像素的新位置的深度图；

D、将所述像素的新位置的深度和shadow map进行比较，判定哪些像素处于阴影中，从而得到一张shadow mask；

E、对所述shadow mask进行高斯模糊处理；

F、将模糊后的shadow mask与场景颜色进行叠加，实现软阴影效果。

特别地，所述步骤B具体包括：在相机可见范围内，构建一个光源空间，将相机的朝向与光源方向调为一致，并创建一个用于保存屏幕空间内深度的纹理，然后绘制场景、读取深度缓冲的内容，将场景的深度缓冲信息渲染到浮点格式的纹理中，生成一张shadow map。

特别地，所述步骤E具体包括：首先创建一个纹理并获得纹理的表面信息，然后利用高斯模糊对纹理表面进行处理，其中，在渲染该纹理时需要渲染两个目标：水平方向和垂直方向；对shadow mask做高斯模糊，经过GPU光栅化后，渲染出一个屏幕大小的方形即模糊后的纹理。

本发明提出的基于图像屏幕空间的实时软阴影实现方法改良了传统基于采样纹理的PCF，有效的解决了场景模型边界出现锯齿的现象，实现了较好的软阴影效果，而且对于较复杂的场景实现软阴影的效果也非常好，绘制效率高。

附图说明

图1为本实施例提供的基于图像屏幕空间的实时软阴影实现方法流程图；

图2为本实施例提供的模糊前纹理图；

图3为本实施例提供的模糊后纹理图；

图4为本实施例提供的中心点相邻像素所占的权重示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

请参照图1所示，图1为本实施例提供的基于图像屏幕空间的实时软阴影实现方法流程图。

本实施例中基于图像屏幕空间的实时软阴影实现方法包括如下步骤：

步骤S101、遍历场景内所有在虚拟相机可见范围内的对象。遍历场景中的对象是否在虚拟相机可见范围内，只渲染相机内可见的区域。

步骤S102、构建一个光源空间，并创建一个用于保存屏幕空间内深度的纹理，生成一张shadow map。在相机可见范围内，构建一个光源空间，将相机的朝向与光源方向调为一致，并创建一个用于保存屏幕空间内深度的纹理，然后绘制场景、读取深度缓冲的内容，将场景的深度缓冲信息渲染到浮点格式的纹理中，生成一张shadow map即深度图。

步骤S103、经过投影变换将世界位置坐标转化到灯光空间，获得像素的新位置的深度图。根据步骤S102生成的shadow map，在屏幕空间计算阴影的过程中，经过投影变换将世界位置坐标转化到灯光空间。