作为增加虚拟场景真实感的关键技术——阴影的实时渲染技术,在三维游戏、动画影视、三维地理信息系统、计算机辅助设计和制造等多方面得到广泛的应用。阴影效果在真实感图形的生成和物体位置的判断方面扮演了重要的角色,它对于人们理解三维场景的影响非常巨大。实时软阴影绘制技术主要涉及到光线的处理、走样与反走样、硬阴影算法、软阴影算法等。光线对阴影的生成具有很大的影响,阴影的绘制中采用了大量基于图像渲染的方法,如阴影纹理、反走样处理、模糊。通过使用阴影纹理,可以实现真实的光照效果,当绘制的阴影出现锯齿等走样现象时,就要用到反走样技术,模糊锯齿边缘。硬阴影算法是实时软阴影算法的基础,目前比较常见的有光线跟踪、阴影图技术和阴影体技术。阴影图算法是一种基于图像空间的算法,它计算场景的深度值来确定最终绘制的阴影;而阴影体则是根据场景中物体的几何信息来绘制阴影的技术,因此是属于对象空间的。光线跟踪技术主要考虑光线和物体的求交,有效地减少光线与物体的求交次数成为了算法的关键。基于这种思想,本文针对旋转曲面场景提出一种基于综合包围盒技术快速光线跟踪算法,通过改进传统的包围盒技术对算法进行了优化。但对场景的阴影只采用了普通光线跟踪算法绘制,而如何生成此类实时软阴影,是我们下一步研究的内容。软阴影算法分为基于图像空间和基于对象空间两类。基于图像空间的算法与场景复杂度无关,但绘制的阴影会出现锯齿等走样问题,基于对象空间的算法较少出现走样,绘制的阴影质量较高,但对系统的处理能力要求也高。本文对基于图像空间软阴影算法进行了研究和分析,通过比较各种实时软阴影算法的优缺点,提出了一种基于阴影图的实时软阴影算法,实验结果表明算法对较复杂物体在保证绘制视觉效果的同时,能达到令人满意的实时性,从而为复杂场景的实时软阴影绘制提供了有效的解决途径。文章最后对实时软阴影未来的发展方向进行了展望。