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动态场景高质量软阴影的实时绘制
摘要：
软阴影是现实世界中非常普遍的光影效果之一，它能够带来更真实的场景表现，但是需要较高的计算精度和实时性。本文从动态场景高质量软阴影的实时绘制出发，探讨了实时绘制软阴影的常用技术，以及它们在实际应用中的效果和局限。最后，从新的光线追踪技术出发，提出了解决软阴影绘制中存在的一些问题的新思路和方法。
关键词：软阴影；实时绘制；动态场景；光线追踪
1.介绍
软阴影是指由多重阴影、漫反射和光线衰减叠加而成的阴影，是现实世界中非常普遍的光影效果之一，因此在计算机图形学中很重要。但是，软阴影需要高精度的计算和实时性的处理，且在动态场景中更加困难。因此，如何实现动态场景高质量软阴影的实时绘制是当前计算机图形学中一个重要的问题。
2.实时绘制软阴影的常用技术
（1）阴影贴图技术
阴影贴图技术是一种基于纹理映射的软阴影技术。它通过将场景中的阴影信息渲染到一张纹理中，并将纹理映射到场景中，从而实现软阴影的效果。简单有效的阴影贴图技术在实时渲染中得到了广泛应用，但其适用于静态场景，不适用于动态场景。
（2）阴影卷积技术
阴影卷积技术是一种通过对场景中所有光源的阴影进行卷积，得到软阴影效果的方法。它可以用于静态和动态场景，且能够实现高质量的阴影效果。但是它的计算量较大，无法实时处理复杂的动态场景。
（3）灯光分层技术
灯光分层技术是一种将灯光分成多个层次，分别进行渲染、合成的方法。这种方法可以用于实时渲染大场景，但是需要较多的计算，且在动态场景中效果不佳。
（4）深度阴影技术
深度阴影技术是一种基于深度值的软阴影技术，它利用深度缓存来计算阴影。深度阴影技术可以实现实时渲染，且适用于静态和动态场景。但是，深度阴影技术在阴影边缘存在硬边和锯齿等问题。
（5）屏幕空间阴影技术
屏幕空间阴影技术是一种利用深度值和屏幕坐标计算阴影的方法。它可以通过分辨率为多个采样点的屏幕空间深度纹理计算阴影，解决了深度阴影技术的硬边和锯齿问题。但是，它存在部分阴影缺失和阴影锯齿等问题。
3.光线追踪技术的应用
光线追踪技术是一种通过跟踪光线路径来模拟光影效果的技术。最近，由于计算机硬件的优化和算法的进步，光线追踪技术在实时渲染中得到了广泛应用。光线追踪技术通过跟踪多个光线路径来计算软阴影效果，可以实现高质量的阴影效果，并可适用于静态和动态场景。此外，通过使用光线追踪技术，还可以在动态场景下实现基于物理的全局光照效果，这可以提高场景的真实性。
4.总结
本文主要介绍了动态场景高质量软阴影的实时绘制方法及其在实际应用中的效果。阴影贴图、阴影卷积、灯光分层、深度阴影和屏幕空间阴影等技术都有其优缺点，它们可以在静态场景或者一定条件下使用。而光线追踪技术作为一种应用广泛的动态渲染技术，可以实现高质量的软阴影效果，并提高场景的真实性，值得广泛研究和应用。因此，解决软阴影绘制中的问题还需要进一步的研究和探索。