[发明专利]一种面向资源受限移动设备的实时软阴影生成方法及装置

说明书

本发明公开了一种面向资源受限移动设备的实时软阴影生成方法及装置，包括在移动设备中配置三维场景及其所需要的各项输入信息并创建阴影图和深度纹理；采用第一GPU可编程绘制流水线绘制三维场景，将编码后的离光源最近的三维模型表面的深度信息保存到阴影图中；采用第二GPU可编程绘制流水线对其进行高斯模糊滤波操作，将编码后的模糊深度信息更新到阴影图中，得到模糊后的阴影图；采用第三GPU可编程绘制流水线绘制三维场景，将模糊后的阴影图中所包含的软阴影信息绘制到显示窗口，得到所求的第三GPU可编程绘制流水线的GPU像素着色器中的软阴影结果。实施本发明，不仅能在资源受限移动设备上绘制出逼真的三维场景软阴影效果，还提高了实时生成效率。

技术领域

本发明属于三维图形绘制技术领域，尤其涉及一种三维场景的实时软阴影生成方法及装置，用于解决现有软阴影生成方法在资源受限移动设备上的软阴影生成质量问题。

背景技术

阴影是计算机图形学领域尤其是三维图形绘制技术中的一个很重要的内容。逼真的阴影效果能使三维场景更加富有真实感，并且有助于人们直观地理解三维场景中各物体的相对位置关系。因此，阴影生成技术在虚拟现实和三维动画及影视游戏等领域中有着广泛而重要的应用。

在现实世界，光线被物体遮挡而产生阴影。而在三维图形绘制领域，需要通过模拟该光学原理来生成三维场景中的阴影。根据保存阴影信息的数据结构的不同，可以分为阴影图和阴影体。阴影图由于仅需要保存一张二维图像，可以充分发挥GPU可编程图形绘制能力，因此具有较高的执行效率。根据阴影边界的效果，可以将阴影分为硬阴影和软阴影。硬阴影虽然实现方法简单，但在无阴影区域和完全阴影区域之间的边界会呈现严重的“锯齿”走样现象，影响三维场景的真实感。软阴影则在无阴影区域和完全阴影区域之间增加了过渡的软阴影区域，能更加逼真地模拟现实世界中的阴影效果。当前许多实时软阴影生成方法都是面向个人电脑的高性能GPU而设计的，具有效高的软阴影生成质量(请参见文献：Hoshang Kolivand,Mohd Shahrizal Sunar.Anti-aliasing in image based shadowgeneration techniques:a comprehensive survey[J].Multimedia Tools andApplications,2015,74(18):7461-7487)。但是，由于资源受限的移动设备对GPU可编程的能力较低并且对显存数据格式的支持有限，很多手机和平板电脑的GPU仅能支持OpenGLES2.0版本，面向个人电脑的实时软阴影生成方法并不能很好地支持这些资源受限的移动设备。

故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种面向资源受限移动设备的实时软阴影生成方法及装置，能有效地提高在资源受限移动设备上的三维场景软阴影生成质量。

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

一种面向资源受限移动设备的实时软阴影生成方法，所述方法包括：

步骤S1、在移动设备中配置三维场景及其所需要的各项输入信息，并创建阴影图和深度纹理，其中，所述阴影图为包含RGBA四个8位浮点数颜色分量的二维阴影图，所述深度纹理为与该阴影图分辨率相同的二维深度纹理；

步骤S2、对步骤S1创建的阴影图和深度纹理进行像素初始化；

步骤S3、采用第一GPU可编程绘制流水线绘制三维场景中的所有三维模型，将编码后的离光源最近的三维模型表面的深度信息保存到阴影图中；

步骤S4、根据步骤S3获取的深度信息，采用第二GPU可编程绘制流水线对其进行高斯模糊滤波操作，将编码后的模糊深度信息更新到阴影图中，得到模糊后的阴影图；