【摘要】 本发明涉及一种基于过渡光贴图的光照和阴影绘制方法。该系统主要包括以纹理映射技术和动态光照及阴影计算技术为基础的场景实时绘制技术。与一般利用纹理预存光照信息的光贴图不同，本算法不仅把空间光照亮度信息存入纹理，同时还将每个空间位置的阴影时间变化信息，作为阴影过渡值保存到纹理中，实现了动态光照和动态阴影的仿真，解决纹理光贴图融合算法中阴影真实性和实时性的问题。实验表明此算法在具有固定路线运动光源的虚拟现实环境中，可以达到甚至超过实时计算光照和阴影的效果，计算速度比实时光照的速度提高一倍以上，取得了良好的仿真效果。 微信 【专利类型】发明授权 【申请人】北京理工大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】100081 北京市海淀区中关村南大街5号 【申请人地区】中国 【申请人城市】北京市 【申请人区县】海淀区 【申请号】CN200810100857.5 【申请日】2008-02-25 【申请年份】2008 【公开公告号】CN101271587B 【公开公告日】2010-09-08 【公开公告年份】2010 【授权公告号】CN101271587B 【授权公告日】2010-09-08 【授权公告年份】2010.0 【IPC分类号】G06T15/50; G06T15/60 【发明人】李凤霞; 黄天羽; 李立杰; 陈宇峰; 张艳 【主权项内容】一种基于过渡光贴图的光照和阴影绘制方法，包含如下具体步骤：(1)光照纹理图的计算：通过给定地形高程图、光源以及phone光照模型，计算环境的光照以及由于遮挡产生的阴影情况，获得带阴影信息的光照纹理图；(2)阴影函数获取及平滑：对光源运动位置每个采样点计算阴影状态；对于地形数据中每个采样点，读取光源所有位置采样点的阴影状态，得到阴影时间变化函数：其中，u，v为像素坐标点，t为采样时刻；构造出阴影函数后，对阴影函数进行平滑处理；(3)阴影区段划分：将像素点阴影的变化情况，划分为尽量少的采样区间，通过平滑曲线进行逼近，将误差控制在允许的范围内；光贴图划分的原则是在所有光贴图中选择少量光贴图关键帧，确定光贴图关键帧位置，使总体转换误差较小，且保证各个光贴图关键帧之间的转换误差率相差不大；(4)构造阴影过渡图关键帧：长度为Nf的动态光照纹理图时间序列通过步骤(3)划分出n个具有代表性的区段，在第i个区段起始时刻tsi和结束时刻tei处构造光贴图关键帧Fsi，Fei，这样区间中t时刻光贴图可以通过区间前后的关键帧进行插值得到；为了通过简单的线性插值实现以上任意时刻光贴图的计算，光贴图关键帧除了存储当前时刻的光照亮度信息外，还要构造参数α和β用来存储阴影变化的时间阈值信息；其中n＜＜Nf；0≤i≤n，i∈N；根据像素点在前后关键帧处阴影状态，α和β的取值分如下表所示的四种情况，表中tci为区间i中状态发生变化的时刻：(5)合成纹理光照图：在需要实时计算的时刻，根据当前仿真时间t，判断光贴图区段位置i，并通过所在区段前后两幅关键帧Fsi，Fei，进行线性插值，即可得到当前时刻的光照亮度值：当t＜α且t＞β表示处于阴影态，使用全局阴影绘制；否则表示处于光照态，用亮度插值绘制；插值公式为：其中，L为光照亮度，D为全局阴影亮度；ti即当前仿真时间t，ti表示t处于第i区段；Lsi表示tsi时刻的亮度值；Lei表示tei时刻的亮度值。FSB00000124568300011.tif, FSB00000124568300012.tif, FSB00000124568300013.tif, FSB00000124568300021.tif, FSB00000124568300022.tif 【当前权利人】北京理工大学 【当前专利权人地址】北京市海淀区中关村南大街5号 【统一社会信用代码】12100000400009127B 【家族被引证次数】22
