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实时阴影绘制及CUDA在阴影绘制中的应用的开题报告
一、研究背景及意义
在计算机图形学领域，阴影绘制一直是一个重要的研究方向，因为阴影不仅仅是场景中的一个细节，更是为了营造出真实感和表现力所必备的一个环节。根据阴影的生成方式，阴影可以分为实时阴影和离线渲染阴影两种类型。实时阴影指的是在实时渲染场景的过程中，能够实时计算出物体产生的阴影，适用于游戏、虚拟现实、增强现实等场景下。而离线渲染阴影指的是直接计算出整个场景的阴影，适用于电影、动画等需要时间成本较高的场景下。
本论文主要关注于实时阴影的绘制技术。目前实时阴影的绘制有多种方式，例如平面阴影、投影阴影、体积阴影等，每种方式都有其独特的优缺点，受到研究者的广泛关注。随着计算机硬件性能的提高，使用GPU加速计算已经成为图形学领域的重要方法之一。CUDA的出现，更是为GPU加速计算提供了强大的支持。
因此，本论文旨在研究实时阴影绘制及CUDA在阴影绘制中的应用，希望通过对实时阴影的研究，能够提高实时渲染场景下的阴影效果，进一步提高虚拟现实、游戏、增强现实等应用场景下的真实性和表现力。同时，结合CUDA的加速计算能力，进一步提高阴影绘制的效率和速度，达到更好的渲染效果。
二、研究内容
1.实时阴影的原理及现有技术研究。介绍实时阴影的基本概念、原理及常用的阴影绘制技术，如平面阴影、投影阴影、体积阴影等。
2.CUDA及其在图形学领域的应用研究。介绍CUDA的基本概念、架构与编程模型，以及其在图形学领域的应用，如光线追踪、体积渲染、粒子模拟等。
3.基于CUDA的实时阴影绘制技术研究。通过结合CUDA的加速计算能力，对实时阴影绘制进行优化，如通过并行计算加速阴影图像的生成、优化阴影边缘效果、提高阴影映射的精度等。
4.实验及结果分析。使用NVIDIAGPU实现实时阴影绘制，在测试数据上进行性能和效果对比分析，展示CUDA在实时阴影绘制中的优势和效果。
三、研究计划
1.第一、二周：阅读相关论文及资料，了解实时阴影和CUDA的相关知识。
2.第三、四周：研究实时阴影的绘制原理和技术，并结合现有的技术进行分析和比较。
3.第五、六周：学习CUDA的基本概念、编程模型和应用案例，并掌握CUDA编程的基本方法。
4.第七、八周：结合实时阴影的研究，探究CUDA在图形学领域的应用，并设计相关实验和测试方案。
5.第九、十周：实现基于CUDA的实时阴影绘制技术，并对其进行性能和效果测试，记录实验数据和结果。
6.第十一、十二周：对实验结果进行分析和总结，撰写毕业论文。
四、研究难点
1.如何选取合适的实时阴影绘制技术，根据实际情况进行选择和优化。
2.如何结合CUDA的加速能力，设计并实现高效的阴影绘制算法，并且保持渲染质量。
3.如何对比和分析实验数据，准确评估实时阴影绘制算法的效果和性能。
五、预期成果
1.某种基于CUDA的实时阴影绘制算法，并展示其优缺点。
2.对比针对实时阴影绘制的几种算法的实验测试数据和结果。
3.CUDA在实时阴影绘制中的应用及性能分析。
4.论文及相应的演示文稿。