技術(shù)特征：

1.一種利用位置敏感可見性平滑濾波實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景近似柔和陰影繪制的方法，其特征在于：首先把相機(jī)放在方向點(diǎn)光源所在位置，使相機(jī)的正前方向朝著方向點(diǎn)光源的光錐軸方向，使相機(jī)的視場(chǎng)角等于方向點(diǎn)光源的光錐的錐頂角，繪制三維場(chǎng)景以創(chuàng)建陰影圖SM；然后把相機(jī)放在視點(diǎn)位置，按正常的觀察方向和視場(chǎng)角參數(shù)繪制三維場(chǎng)景，計(jì)算每個(gè)可視場(chǎng)景點(diǎn)的空間位置以及不考慮遮擋時(shí)的源自方向點(diǎn)光源的直接光照值NCDI，利用陰影圖SM判斷每個(gè)可視場(chǎng)景點(diǎn)與方向點(diǎn)光源之間是否存在遮擋，如果存在遮擋，可視場(chǎng)景點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光源可見性值為0，否則可視場(chǎng)景點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光源可見性值為1；把所有可視場(chǎng)景點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光源可見性值保存成一個(gè)光源可見性圖VM，利用位置敏感可見性平滑濾波方法對(duì)光源可見性圖進(jìn)行濾波，得到每個(gè)可視場(chǎng)景點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平滑光源可見性值SV；每個(gè)可視場(chǎng)景點(diǎn)的源自方向點(diǎn)光源的實(shí)際直接光照值等于直接光照值NCDI與平滑光源可見性值SV之乘積；最后把每個(gè)可視場(chǎng)景點(diǎn)的實(shí)際直接光照值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)像素的顏色值，并輸出到計(jì)算機(jī)屏幕上，從而顯示出三維場(chǎng)景直接光照效果畫面中的柔和陰影；方向點(diǎn)光源只在光錐的錐頂角范圍內(nèi)發(fā)射光照，在與光錐軸方向夾成的夾角大于錐頂角的一半的方向上無光照發(fā)射；可視場(chǎng)景點(diǎn)就是從視點(diǎn)透過虛擬像素平面能直接看見的場(chǎng)景點(diǎn)，可視場(chǎng)景點(diǎn)與像素一一對(duì)應(yīng)；從視點(diǎn)出發(fā)的穿過虛擬像素平面的像素的射線與三維幾何對(duì)象相交，離視點(diǎn)最近的交點(diǎn)就是可視場(chǎng)景點(diǎn)；具體步驟如下：

一、創(chuàng)建陰影圖：

步驟S101：按照陰影映射方法的流程，把相機(jī)放在方向點(diǎn)光源所在位置，使相機(jī)的正前方向朝著方向點(diǎn)光源的光錐軸方向，使相機(jī)的視場(chǎng)角等于方向點(diǎn)光源的光錐的錐頂角，繪制三維場(chǎng)景以創(chuàng)建陰影圖SM；

二、計(jì)算不考慮遮擋時(shí)的可視場(chǎng)景點(diǎn)的源自方向點(diǎn)光源的直接光照值NCDI并創(chuàng)建可見性圖VM：

步驟S201：把相機(jī)放在視點(diǎn)位置，按正常的觀察方向和視場(chǎng)角參數(shù)繪制三維場(chǎng)景，計(jì)算每個(gè)可視場(chǎng)景點(diǎn)的空間位置以及不考慮遮擋時(shí)的源自方向點(diǎn)光源的直接光照值NCDI；在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中創(chuàng)建一個(gè)二維數(shù)組DIS，二維數(shù)組DIS的行數(shù)等于虛擬像素平面的像素行數(shù)，二維數(shù)組DIS的列數(shù)等于虛擬像素平面的像素列數(shù)，把二維數(shù)組DIS的每個(gè)元素都賦值為?1，二維數(shù)組DIS的元素與虛擬像素平面上的像素一一對(duì)應(yīng)，二維數(shù)組DIS的元素也與可視場(chǎng)景點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)；

步驟S202：使用陰影映射方法的技術(shù)，利用陰影圖SM判斷每個(gè)可視場(chǎng)景點(diǎn)與方向點(diǎn)光源之間是否存在遮擋，如果存在遮擋，則令可視場(chǎng)景點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光源可見性值為0，同時(shí)把與可視場(chǎng)景點(diǎn)對(duì)應(yīng)的二維數(shù)組DIS的元素賦值為陰影映射方法在執(zhí)行可視場(chǎng)景點(diǎn)與方向點(diǎn)光源之間的遮擋判斷操作時(shí)使用的陰影圖SM的像素值，否則令可視場(chǎng)景點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光源可見性值為1；

步驟S203：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中創(chuàng)建一個(gè)二維數(shù)組B001，二維數(shù)組B001的行數(shù)等于虛擬像素平面的像素行數(shù)，二維數(shù)組B001的列數(shù)等于虛擬像素平面的像素列數(shù)，把二維數(shù)組B001的每個(gè)元素都賦值為1；

步驟S204：對(duì)于步驟S202中的每個(gè)可視場(chǎng)景點(diǎn)，計(jì)算出與之對(duì)應(yīng)的虛擬像素平面上的像素的行號(hào)irow和列號(hào)jcol，把二維數(shù)組B001的第irow行、第jcol列的元素賦值為可視場(chǎng)景點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光源可見性值；

步驟S205：執(zhí)行完步驟S204后，二維數(shù)組B001就是最終得到的可見性圖VM；

三、計(jì)算每個(gè)可視場(chǎng)景點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置敏感可見性平滑濾波器的空間寬度：

步驟S301：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中創(chuàng)建一個(gè)二維數(shù)組C001，二維數(shù)組C001的行數(shù)等于虛擬像素平面的像素行數(shù)，二維數(shù)組C001的列數(shù)等于虛擬像素平面的像素列數(shù)，把二維數(shù)組C001的每個(gè)元素都賦值為0，二維數(shù)組C001的元素與步驟S202中的可視場(chǎng)景點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)；

步驟S302：對(duì)于步驟S202中的每個(gè)可視場(chǎng)景點(diǎn)，計(jì)算出與之對(duì)應(yīng)的虛擬像素平面上的像素的行號(hào)irow和列號(hào)jcol，如果可見性圖VM的第irow行、第jcol列的元素值為0，則令，并把二維數(shù)組C001的第irow行、第jcol列的元素賦值為K，其中d_LP為可視場(chǎng)景點(diǎn)到方向點(diǎn)光源的距離，d_CP為d_LP與二維數(shù)組DIS的第irow行、第jcol列的元素值之差，c₁為比例控制系數(shù)，W表示虛擬面光源尺寸，w表示虛擬遮擋球尺寸，M表示位置敏感可見性平滑濾波器的空間寬度最大值，min(x, y)表示取x和y二者的最小值，max(x, y)表示取x和y二者的最大值，表示對(duì)x求向下取整運(yùn)算；

四、對(duì)可見性圖VM進(jìn)行位置敏感可見性平滑濾波并根據(jù)濾波結(jié)果實(shí)現(xiàn)近似柔和陰影繪制：

步驟S401：對(duì)于步驟S202中的每個(gè)可視場(chǎng)景點(diǎn)，首先計(jì)算出與之對(duì)應(yīng)的虛擬像素平面上的像素的行號(hào)irow和列號(hào)jcol，然后令K_f等于二維數(shù)組C001的第irow行、第jcol列的元素的值，把可見性圖VM的以第irow行、第jcol列的元素為中心的包含(2K_f+1)×(2K_f+1)個(gè)元素的正方形區(qū)域內(nèi)的所有元素之和賦值給V_s，令V_f = V_s/[(2K_f+1)×(2K_f+1)]，可視場(chǎng)景點(diǎn)的源自方向點(diǎn)光源的實(shí)際直接光照值等于可視場(chǎng)景點(diǎn)的直接光照值NCDI與V_f之乘積；可視場(chǎng)景點(diǎn)的直接光照值NCDI在步驟S201中計(jì)算得到，V_f就是對(duì)可見性圖VM進(jìn)行位置敏感可見性平滑濾波后得到的可視場(chǎng)景點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平滑光源可見性值SV；

步驟S402：把所有可視場(chǎng)景點(diǎn)的實(shí)際直接光照值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)像素的顏色值，并輸出到計(jì)算機(jī)屏幕上；

在步驟S401中，可視場(chǎng)景點(diǎn)的位置敏感可見性平滑濾波操作就是用一個(gè)包含(2K_f+1)×(2K_f+1)個(gè)元素的正方形空間平滑濾波模板覆蓋在可見性圖VM上，并使正方形空間平滑濾波模板的中心元素與可見性圖VM的第irow行、第jcol列的元素重合，進(jìn)而求解可見性圖VM的被正方形空間平滑濾波模板覆蓋的所有元素的值之平均值A(chǔ)VG的過程；平均值A(chǔ)VG就是步驟S401得到的V_f；對(duì)于給定的可視場(chǎng)景點(diǎn)，如果正方形空間平滑濾波模板覆蓋的區(qū)域超出了可見性圖VM的有效元素區(qū)域，則在執(zhí)行平滑濾波操作時(shí)對(duì)可見性圖VM進(jìn)行延展，使正方形空間平滑濾波模板覆蓋的所有區(qū)域都有可見性圖VM的元素，并令所有延展的可見性圖VM的元素的值為1。