CN109712211A - 基于osg的高效体阴影生成方法 - Google Patents

Abstract

基于OSG的高效体阴影生成方法，包括以下步骤：步骤1，预处理开源场景图形OSG模型，遍历其三角面，生成包含邻接信息的顶点数据；步骤2，将邻接顶点信息传入GPU，通过几何着色器完成生成阴影锥；步骤3，开启双面模板测试后渲染阴影锥，生成阴影。本发明在保证了ShadowVolume技术原有优点的基础上，提升了对复杂对象的阴影生成效率。

Description

基于OSG的高效体阴影生成方法

技术领域

本发明属于计算机图形技术领域，特别涉及基于OSG的高效体阴影生成方法。

背景技术

在计算机图形领域，实时阴影技术作为一种通用技术，常被用来增强场景的真实性，目前主流的阴影技术主要包括ShadowMap和ShadowVolume两种。

ShadowMap常用于大场景中，由于它的实现过程与场景的几何复杂度相关性较低，因此效率较高。但其缺点是由于用来保存深度纹理的图片大小有限，在阴影的边缘会出现锯齿。另外在大场景中，单个物体所占的像素较少，导致其对应生成的阴影比较粗糙，特别是投射到自身的阴影质量更低。

因此当我们对物体的阴影精度有要求，特别是对自阴影的质量有要求时，ShadowVolume是一种更适合的方法。ShadowVolume技术通过遍历模型的三角面，根据光源的位置反向生成阴影锥，最后通过双面模板测试生成阴影，其阴影的准确度能达到像素级。通常的ShadowVolume中，阴影锥的生成过程都是在CPU中完成的，因此当模型的面片过多时，会严重影响阴影锥的生成速度，从而效率降低。

发明内容

本发明的目的在于提供基于OSG的高效体阴影生成方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明有以下技术效果：

基于OSG的高效体阴影生成方法，包括以下步骤：

步骤1，预处理开源场景图形OSG模型，遍历其三角面，生成包含邻接信息的顶点数据；

步骤2，将邻接顶点信息传入GPU，通过几何着色器完成生成阴影锥；

步骤3，开启双面模板测试后渲染阴影锥，生成阴影。

进一步的，步骤1中，遍历OSG模型的三角面，对每一个三角面，存储6个顶点，分别是原始三角形的三个顶点和每一条边对应的相邻三角形的顶点，如果没有相邻三角形，则存储为默认值。

进一步的，步骤2中，将包含邻接信息的顶点数据传入到几何着色器中后，每一个三角面的几何阶段会接收到6个顶点数据，存储方式如步骤一所述，根据光源的位置和原始三角形的顶点，生成阴影锥的上表面和下表面，再通过判断每条边的邻接三角面的法线方向，如果背向光源，那么生成两个三角形相邻的侧面，全部检测完毕后，即完成了阴影锥的构建。

进一步的，通过若干个GPU分别同时生成阴影锥。

进一步的，步骤3中，进入渲染阶段，首先渲染原始模型，然后开启双面模板测试，关闭深度写，设置正面通过模板测试后模板值减一，背面通过模板测试后模板值加一，设置完成后渲染阴影锥；最后渲染一个屏幕大小的矩形，设置仅当模板值不等于0时渲染，此时渲染出来的像素即为阴影的像素，生成阴影。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明由于体阴影技术是通过像素级运算来确定阴影范围的，相对于纹理采样，它的精度更高，同时本发明将阴影锥的生成过程从传统的CPU端移到了GPU端，利用GPU的并行计算能力，同时多个GPU进行阴影锥的渲染，从而进一步提升了体阴影的生成效率。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

基于OSG的高效体阴影生成方法，包括以下步骤：

步骤1，预处理开源场景图形OSG模型，遍历其三角面，生成包含邻接信息的顶点数据；

步骤2，将邻接顶点信息传入GPU，通过几何着色器完成生成阴影锥；

步骤3，开启双面模板测试后渲染阴影锥，生成阴影。

进一步的，步骤1中，遍历OSG模型的三角面，对每一个三角面，存储6个顶点，分别是原始三角形的三个顶点和每一条边对应的相邻三角形的顶点，如果没有相邻三角形，则存储为默认值。

进一步的，步骤2中，将包含邻接信息的顶点数据传入到几何着色器中后，每一个三角面的几何阶段会接收到6个顶点数据，存储方式如步骤一所述，根据光源的位置和原始三角形的顶点，生成阴影锥的上表面和下表面，再通过判断每条边的邻接三角面的法线方向，如果背向光源，那么生成两个三角形相邻的侧面，全部检测完毕后，即完成了阴影锥的构建。

进一步的，步骤2中，通过若干个GPU分别同时生成阴影锥。

进一步的，步骤3中，进入渲染阶段，首先渲染原始模型，然后开启双面模板测试，关闭深度写，设置正面通过模板测试后模板值减一，背面通过模板测试后模板值加一，设置完成后渲染阴影锥；最后渲染一个屏幕大小的矩形，设置仅当模板值不等于0时渲染，此时渲染出来的像素即为阴影的像素，生成阴影。

基于FreeEarth平台进行如下实验：

在同一台机器上，对同一个模型先后用常规模式和优化后的方案进行阴影锥的生成，其渲染帧率如下：

渲染方案	渲染帧率(平均)
		常规	23
优化后	55

。

Claims (5)

1.基于OSG的高效体阴影生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，预处理开源场景图形OSG模型，遍历其三角面，生成包含邻接信息的顶点数据；

步骤2，将邻接顶点信息传入GPU，通过几何着色器完成生成阴影锥；

步骤3，开启双面模板测试后渲染阴影锥，生成阴影。

2.根据权利要求1所述的基于OSG的高效体阴影生成方法，其特征在于，步骤1中，遍历OSG模型的三角面，对每一个三角面，存储6个顶点，分别是原始三角形的三个顶点和每一条边对应的相邻三角形的顶点，如果没有相邻三角形，则存储为默认值。

3.根据权利要求1所述的基于OSG的高效体阴影生成方法，其特征在于，步骤2中，将包含邻接信息的顶点数据传入到几何着色器中后，每一个三角面的几何阶段会接收到6个顶点数据，存储方式如步骤一所述，根据光源的位置和原始三角形的顶点，生成阴影锥的上表面和下表面，再通过判断每条边的邻接三角面的法线方向，如果背向光源，那么生成两个三角形相邻的侧面，全部检测完毕后，即完成了阴影锥的构建。

4.根据权利要求3所述的基于OSG的高效体阴影生成方法，其特征在于，步骤2中，通过若干个GPU分别同时生成阴影锥。

5.根据权利要求1所述的基于OSG的高效体阴影生成方法，其特征在于，步骤3中，进入渲染阶段，首先渲染原始模型，然后开启双面模板测试，关闭深度写，设置正面通过模板测试后模板值减一，背面通过模板测试后模板值加一，设置完成后渲染阴影锥；最后渲染一个屏幕大小的矩形，设置仅当模板值不等于0时渲染，此时渲染出来的像素即为阴影的像素，生成阴影。