阴影是增强计算机虚拟现实的一种重要技术,阴影特效是3D游戏,军事仿真领域不可或缺的一部分。在3D场景中添加阴影,可以使场景更加逼真生动。高质量的阴影效果,不仅可以让虚拟场景更加接近真实世界,还可以提供丰富的场景信息,如阴影的浓淡可以反应光源、遮挡体和阴影接收体的相对距离,阴影的大小和形状可以反应遮挡体和接收体的几何形状和表面属性等。阴影计算主要分为:基于图像空间和基于对象空间两大类。图像空间算法的优点是能够快速生成交互阴影,不依赖场景复杂度,但是具有走样等缺点,生成的阴影质量不高。对象空间算法对场景进行分析,能精确地生成高质量阴影,但是算法复杂度高,不适合生成实时阴影。作为图像空间技术的经典算法,阴影图算法只需要两次绘制场景,就可以生成阴影。本文对阴影图算法及其系列改进算法进行仔细研究分析,总结出阴影图算法扩展的一般技术路线,阴影图生成阶段扩展和阴影测试阶段扩展。实时阴影和软阴影是高质量的阴影,需要大量的计算。传统阴影图算法只能生成硬阴影,本文提出的双变量衰减度函数在阴影图生成阶段对传统阴影图进行扩展,首先生成阴影宽度和阴影深度图,然后构造衰减度函数,计算调节因子,调整像素亮度,生成阴影。针对单采样点模拟软阴影具有走样等问题,本文又提出可视度图阴影生成算法,通过对光源进行采样,为场景生成一幅可视度图,该图存储每个像素点相对于光源的可视比例,然后用可视度调整像素亮度,生成最后的阴影。借助于图形硬件GPU的快速运算能力,两种算法都能达到很好的实时性,阴影边界也有很好的柔和度。