可重建几何阴影图方法技术

本发明专利技术提供一种可重建几何阴影图方法。标准阴影图提供了在场景中快速且合适的绘制阴影的方法。本发明专利技术提供了新的算法：可重建几何阴影图，本发明专利技术通过使用了深度值而达成上述目标，此深度值是通过由几何表面真实重建的，代替从深度贴图点采样的方法。同时，比起可以设定常数偏移值的大部分阴影图技术，此可重建几何阴影图算法使用较小的深度偏移值而能产生正确的图像而没有错误的“自阴影”或错误的“无阴影”。本发明专利技术所述的可重建几何阴影图方法，通过减低透视锯齿与投影锯齿，可以产生精确的阴影边缘。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种图形处理，且特别是有关于一种阴影绘图。
技术介绍
在计算机绘图中，阴影图(Shadow mapping )以及阴影锥(shadow volumes )是二种常用的实时(real-time)阴影技术。 阴影锥是Frank Crow在1977年所提出的技术，使用几何方法计 算3维(3-D )物体遮光区域。此算法利用模板緩存(stencil buffer) 来计算某一像素(测试像素)是否在阴影中。阴影锥的主要优 点是对于像素是准确的，反之阴影图的准确性需视紋理存储器(texture memory )大小以及如何投影阴影而定。阴影锥技术需 要大量的硬件填绘时间，而其执行速度往往会比阴影图技术要 慢，尤其是大规模复杂几何场景。阴影图是将阴影加入3-D计算机图像中的技术，其由Lance Williams在1978 #是出。此算法被广泛应用于预先描绘(pre-rendered )场景，以及实时(real-time )的应用中。通过 光源观察点比4交遮光物与测试像素的深度，亦即测试对光源而 言某个测试像素是否可见，以便建立遮光物的阴影。阴影图是 一种简单有效的图像空间方法(image space method )。阴影图 是阴影表现方法其中之一，其常常应用在高速需求上。然而， 其遇到了锯齿问题(aliasing error)以及深度偏移问题(depth bias issues )。解决这两个缺点是阴影表现
的研究课题。 在阴影图中的锯齿错误可以分为二类透视锯齿错误(perspective aliasing errors) 以及投影银齿错误 (projectivealiasing errors )。在阴影边缘放大时会发生透视锯齿错误。当光 线几乎平行几何表面且延伸超出深度范围时，就会发生投影锯 齿错误。大部分阴影图技术的另一个问题是深度偏移问题。为 了避免错误的"自阴影"(self-shadowing)问题，William揭露一 种常数深度偏移^支术，其在与真实表面(true surface)比较之 前便将其加入深度釆样中。不幸地，太多的偏移可能会导致错 误的"无阴影"(non-shadowing,看起来像是遮光物浮在光线4妻 收物的上方)而使阴影后退太远。实际上，直接地决定偏移值 是非常难的，并且无法在每一个场景找出 一个通用可接受的值。
技术实现思路
本专利技术提供一种，以降低"透视锯 齿，，(perspective aliasing )与"投影锯齿，，(projective aliasing ) 这二种锯齿错误，并解决深度偏移而引起的错误"自阴影"(false self-shadowing )与4晉i吴"无阴f》"(false non-shadowing )等问题的课题。本专利技术提出一种。首先以光源为观 察点，储存物体前表面(fonrt-facing )的多个遮光几^T形的几 何信息。将测试4象素进行一致性测试，以使^人多个遮光几何形 中找出相对应于测试像素的遮光几何形。其中遮光几4可形具有 遮光点；以光源为，见察点，此测试^象素与该遮光点重叠。4吏用 上述遮光几何形的几何信息以及测试像素的位置信息，重建遮 光点的深度值。最后比较遮光点的深度值与测试像素的深度值， 以完成测试像素的阴影判断。在本专利技术的一实施例中，上述的几何信息可以包括所述几何形的顶点坐标或者图形索引。上述一致性测试可以包括下述步骤。首先选择所述几何形其中之一，然后读取所选择几何形 的几何信息，其几何信息中包括该几何形的顶点坐标(Vo.X,v。.y， v。.z)、 ( vpx, v!.y， v,.z)以及(v2.x, v2.y， v2.z )。 接下来计算等式=承V, .xv， Ji*h .x1*v>2 ,xv2._yiv2 .xv2.y1v2.zv0.xr_1v0.z1承v2.xv2)1v2.z，以求取遮光点的深度^f直T.z。括在本专利技术的一实施例中，上述重建遮光点深度值的步骤包<formula>formula see original document page 6</formula>，以J^耳又遮光点本专利技术因以光源为观察点储存物体的前表面多个几何形的 几何信息，因此可以使用该测试像素的位置信息以及所储存的 几何信息，重建遮光点的深度值。获得遮光点的深度值后，便 可以比较遮光点与测试像素二者的深度值，以完成该测试像素 的阴影判断。本专利技术所述的，通过减低透视锯齿 与投影锯齿，可以产生精确的阴影边缘。附图说明图l是依照本专利技术实施例说明 一种 的流程图。图2是依照本专利技术实施例说明阴影图、物体表面(部分)与 测试像素的空间关系。图3 A说明二个相邻接三角形TR0与TR1 。图3B说明在图3A中三角形TR0与TR1的光栅化区域AR0与AR1。图3C是依照本专利技术说明二种采样模板的图样范例。图4 A说明标准阴影图所产生的投影锯齿错误。图4B是依照本专利技术实施例说明可重建几何阴影图所产生的投影锯齿结果。图5 A说明标准阴影图以常数深度偏移技术(深度偏移值le-3 )所产生的测试场景。图5B说明标准阴影图以常数深度偏移技术(深度偏移值le-6)所产生的测试场景。图5C是依照本专利技术实施例说明可重建几何阴影图(深度偏移值le-6)所产生的图形深度偏移测试场景。具体实施方式为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举较 佳实施例，并配合所附图式，作详细i兌明如下。本领域技术人员可以参照以下实施例来实现本专利技术。当然， 下述实施例亦可以计算机程序的形式实现，并利用计算机可读 取储存介质储存该计算机程序，以利计算机执行可重建几何阴 影图的方法。图l是依照本专利技术实施例说明 一种 的流程图。本实施例可以处理多个光源。为能简单清楚说明本 实施例，以下将以单 一 光源为例来说明可重建几何阴影图的方 法。在计算机所绘制的图形中，物体表面可以由多个几何形(例 如三角形或其他几何形)所构成。本实施例将假设物体表面是 由多个三角形所构成。本领域普通技术人员可以任何技术绘制 上述物体表面。图2依照本专利技术实施例说明阴影图、物体表面(部分)与测 试4象素的空间关系。从光源观点光源〗現察点(light's point of view )可以纟会出i为景。以，存、光源(point light source )而言，jt匕 观察点可以是透一见投影(perspective projection )。对于指向性 光源(directional light)而言,可以使用正交投影(orthographic projection )。如图2所示，遮光物体表面包4舌三角形TR0、 TR1 、 TR2与TR3。从上述绘制中，会撷取每一个遮光三角形(occluding triangles )TR0 TR3的信息，并将其存放在几何阴影图(geometry shadowmaps)中。亦即，以光源观点光源为观察点， -賭存某一 物体的前表面的多个几何形的几何信息(步骤S110)。于本实 施例中，上述几詞M言息可以包括各个几4可形的顶点坐标，例如 遮光三角形TR0 TR3的顶点坐标或者包括各个几何形的图形 索引。在光源观察点的规范视体(light canoni本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可重建几何阴影图方法，其特征在于，包括：　　　　以一光源为观察点，储存一物体前表面的多个遮光几何形的几何信息；　　　　将一测试像素进行一致性测试，以从所述多个遮光几何形中找出相对应于该测试象素的一遮光几何形；　　　　重建一遮光点的深度值；以及　　　　完成该测试像素的阴影判断。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴庆华，杨宝光，
申请(专利权)人：威盛电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]