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摘 要：现在的计算机发展十分迅猛，尤其是计算机图形硬件技术也在不断的更新变化。相应的多种主流三维游戏中阴影渲染的实际效果和可交互性也急需要进行相关的改进。而且，现在很多的电影、游戏和动画中都大量使用比较复杂的光照环境，从而造成-种强烈的真实感，这也是阴影渲染技术的主要研究内容之-。本文论文主要针对游戏和动画场景中使用的高效率和高真实性的阴影渲染内容进行研究。
关键词：软阴影渲染；PRT；两维哈尔小波；现状
现在，出现了以硬阴影渲染算法为基础的软阴影算法，获得了一定的效率性，但是只能运用在部分光源，在比较繁琐的光照环境中不能取得具有真实效用的阴影效用。而且，有的例如和光线跟踪相近的全局光照算法，在一定程度上具备相应的真实效用，但是因为计算量比较大而且比较复杂，只能使用在离线渲染的过程中。还有一种渲染方式是以PRT为主要内容，把阴影渲染的过程划分成为预处理和实际渲染两个部分，不但可以保护其渲染的实际条件，还可以保留-定的真实效用。
一、面向游戏与动画应用的阴影的预处理技术
在进行预处理的过程中，我们以SPC为基础，对其进行了环境光源、BRDF和阴影场的收集，各个采样点都是遮挡函数，利用采样点对系统的预处理资料进行合理的融合。我们使用SPC，以上面的GPU为主要媒介，还有Geometryshader遮挡函数进行相关的算法，本文主要研究SPC在收集过程中产生误差的主要原因。而且，利用GeDmeryShader对模型进行详细划分，使其的误差开始减少。实验证明，这种方式和过去的阴影测试方式在效果方面得到了明显的提升，而且不受分辨率的控制，还可以有效的减少误差的产生。对模型进行详细的划分，这种方式也可以使用到相应的参数坐标系中。而且，我们还可以延伸到平面收集中，有效的处理球面阴影场在部分收集不完整的情况。而且，我们也提出了-套算法，主要以GPU为基础进行详细的计算，从而有效的完成相关的渲染方程计算。
为了解决GPU在寄存器资源方面的问题，重新构建了 “基于映射数组”与“基于深度遍历序列”这两种Aug-Tree叉树数据结构的完成模式。这两种模式都可以很好的控制寄存器资源的耗损，使得 T-S算法可以在GPU上得到实时的保护。特别是以深度遍历序列为基础，实验结果证明，寄存器资源的问题会对GPU渲染效果造成影响，使其达到很低的限度。
我们改变了原来的T-S算法流程，让其环境光源停留在不同的颜色通道中，并且能够保证四叉树在相同的T-S算法中，避免反复计算。而且，我们根据环境光源的实际状况进行提升，以便更好的减轻寄存器的资源耗损，从而节省资金投入。实验结果证明，在提升之后的渲染速度得到了提升。
二、面向游戏与动画应用的阴影技术的理论运用
在实际完成的过程中，我们对原来的T-S算法流程进行回顾；我们融合GPU中的特殊性，像是矢量计算等，对于原来算法过程中的实际环节进行改进，并且提升；我们利用部分的最大程度，改进了在SPC上所使用的迪卡尔坐标系中相应点分布不均，使得T-S算法的节点遍历范围开始减少。而且，我们明确指出了在SPC上以哈尔小波为主要方式处理物体旋转的问题。在本文中表明了物体在旋转之后需要处理的多种映射问题。在实际实行过程中，我们利用旋转系数矩阵对于遮挡函数的系数向量进行相关的线性调控，从而更好的处理旋转映射问题。实验结果证明，这种方式在实际的环境中，能够进行系数向量的调控。而且还要保证计算机旋转系数矩阵时使用较高的分辨率，从而减少结果的误差。我们也发现了GPU和CPU两种方式中，对旋转系数矩阵的计算模式。在CPU中，依据高尺度中哈尔小波函数定义域较小的特性，在对旋转系数进行计算之后的小波在转化时，两个过程都得到了提升，结果证明我们能够在实际环境中进行旋转系数矩阵的计算，以便更好的处理预处理过程中计算所遭受的问题。并且，我们还可以使得计算过程简化。
三、实际环境中真实阴影渲染的运用
通过上面的分析，现在所获得的研究，基本上都已经处理了先前所提到的立方体映射空间中哈尔小波中映射渲染遭遇的问题，而且在实际环境中进行真实的阴影渲染。将来我们主要从以下几个方面进行研究：
在实时过程中进-步提升旋转系数矩阵的计算。现在我们在实际过程中运用单线程来计算旋转系数矩阵。在未来，我们想使用以互联网为基础的ThreadBuildingBlock多线程开发库，把旋转系数的计算任务划分给多个线程，从而提升其计算速度。
支持多种部分光源。现在我们为了使其更加简化，把光源限定为环境光源，在进入局部光源的状态下，T-S算法也存在。因此我们希望能够在现在的渲染系统中融入多种部分光源的支持。
寻求球面小波来代替现在的哈尔小波。主要是因为现在我们是在SPC上，在二维图像环境中针对光源、BRDF和遮挡函数进行采样，容易出现迪卡尔坐标系中采样不均衡的情况。因此，我们希望能够在球面空间中对其进行收集。所以，我们需要一种专业化的球面小波，并对结果进行预处理。最为关键的就是，能够在球面小波解决旋转问题的过程中简化相应的旋转系数矩阵计算。
参考文献：
[1] 黄杨飞.大场景3D游戏引擎技术研究与实现[D].浙江师范大学，2011.
[2] 屠建军，王璐，屠长河等.基于GPU的网格模型平滑阴影的实时绘制[C].//第八届中国计算机图形学大会论文集.2010：123.
[3] 乐大山，龙晓苑，汪国平等.日式动画风格非真实感三维实时渲染算法的研究[C].//第三届全国数字娱乐与艺术暨数字家庭交互应用技术与设计学术研讨会论文集.2008：59-67.
关键词：软阴影渲染；PRT；两维哈尔小波；现状
现在，出现了以硬阴影渲染算法为基础的软阴影算法，获得了一定的效率性，但是只能运用在部分光源，在比较繁琐的光照环境中不能取得具有真实效用的阴影效用。而且，有的例如和光线跟踪相近的全局光照算法，在一定程度上具备相应的真实效用，但是因为计算量比较大而且比较复杂，只能使用在离线渲染的过程中。还有一种渲染方式是以PRT为主要内容，把阴影渲染的过程划分成为预处理和实际渲染两个部分，不但可以保护其渲染的实际条件，还可以保留-定的真实效用。
一、面向游戏与动画应用的阴影的预处理技术
在进行预处理的过程中，我们以SPC为基础，对其进行了环境光源、BRDF和阴影场的收集，各个采样点都是遮挡函数，利用采样点对系统的预处理资料进行合理的融合。我们使用SPC，以上面的GPU为主要媒介，还有Geometryshader遮挡函数进行相关的算法，本文主要研究SPC在收集过程中产生误差的主要原因。而且，利用GeDmeryShader对模型进行详细划分，使其的误差开始减少。实验证明，这种方式和过去的阴影测试方式在效果方面得到了明显的提升，而且不受分辨率的控制，还可以有效的减少误差的产生。对模型进行详细的划分，这种方式也可以使用到相应的参数坐标系中。而且，我们还可以延伸到平面收集中，有效的处理球面阴影场在部分收集不完整的情况。而且，我们也提出了-套算法，主要以GPU为基础进行详细的计算，从而有效的完成相关的渲染方程计算。
为了解决GPU在寄存器资源方面的问题，重新构建了 “基于映射数组”与“基于深度遍历序列”这两种Aug-Tree叉树数据结构的完成模式。这两种模式都可以很好的控制寄存器资源的耗损，使得 T-S算法可以在GPU上得到实时的保护。特别是以深度遍历序列为基础，实验结果证明，寄存器资源的问题会对GPU渲染效果造成影响，使其达到很低的限度。
我们改变了原来的T-S算法流程，让其环境光源停留在不同的颜色通道中，并且能够保证四叉树在相同的T-S算法中，避免反复计算。而且，我们根据环境光源的实际状况进行提升，以便更好的减轻寄存器的资源耗损，从而节省资金投入。实验结果证明，在提升之后的渲染速度得到了提升。
二、面向游戏与动画应用的阴影技术的理论运用
在实际完成的过程中，我们对原来的T-S算法流程进行回顾；我们融合GPU中的特殊性，像是矢量计算等，对于原来算法过程中的实际环节进行改进，并且提升；我们利用部分的最大程度，改进了在SPC上所使用的迪卡尔坐标系中相应点分布不均，使得T-S算法的节点遍历范围开始减少。而且，我们明确指出了在SPC上以哈尔小波为主要方式处理物体旋转的问题。在本文中表明了物体在旋转之后需要处理的多种映射问题。在实际实行过程中，我们利用旋转系数矩阵对于遮挡函数的系数向量进行相关的线性调控，从而更好的处理旋转映射问题。实验结果证明，这种方式在实际的环境中，能够进行系数向量的调控。而且还要保证计算机旋转系数矩阵时使用较高的分辨率，从而减少结果的误差。我们也发现了GPU和CPU两种方式中，对旋转系数矩阵的计算模式。在CPU中，依据高尺度中哈尔小波函数定义域较小的特性，在对旋转系数进行计算之后的小波在转化时，两个过程都得到了提升，结果证明我们能够在实际环境中进行旋转系数矩阵的计算，以便更好的处理预处理过程中计算所遭受的问题。并且，我们还可以使得计算过程简化。
三、实际环境中真实阴影渲染的运用
通过上面的分析，现在所获得的研究，基本上都已经处理了先前所提到的立方体映射空间中哈尔小波中映射渲染遭遇的问题，而且在实际环境中进行真实的阴影渲染。将来我们主要从以下几个方面进行研究：
在实时过程中进-步提升旋转系数矩阵的计算。现在我们在实际过程中运用单线程来计算旋转系数矩阵。在未来，我们想使用以互联网为基础的ThreadBuildingBlock多线程开发库，把旋转系数的计算任务划分给多个线程，从而提升其计算速度。
支持多种部分光源。现在我们为了使其更加简化，把光源限定为环境光源，在进入局部光源的状态下，T-S算法也存在。因此我们希望能够在现在的渲染系统中融入多种部分光源的支持。
寻求球面小波来代替现在的哈尔小波。主要是因为现在我们是在SPC上，在二维图像环境中针对光源、BRDF和遮挡函数进行采样，容易出现迪卡尔坐标系中采样不均衡的情况。因此，我们希望能够在球面空间中对其进行收集。所以，我们需要一种专业化的球面小波，并对结果进行预处理。最为关键的就是，能够在球面小波解决旋转问题的过程中简化相应的旋转系数矩阵计算。
参考文献：
[1] 黄杨飞.大场景3D游戏引擎技术研究与实现[D].浙江师范大学，2011.
[2] 屠建军，王璐，屠长河等.基于GPU的网格模型平滑阴影的实时绘制[C].//第八届中国计算机图形学大会论文集.2010：123.
[3] 乐大山，龙晓苑，汪国平等.日式动画风格非真实感三维实时渲染算法的研究[C].//第三届全国数字娱乐与艺术暨数字家庭交互应用技术与设计学术研讨会论文集.2008：59-67.