基于GPU的部分遮挡景深绘制方法.pdf

本文主要探讨了一种基于GPU的部分遮挡景深绘制方法，该方法旨在解决虚拟现实系统中缺乏景深效果的问题，以提高用户在虚拟环境中的沉浸感。景深是指在被摄场景中，能够产生清晰图像的最近点与最远点之间的距离。在人眼视觉系统和摄影中，景深是通过弥散圆（CoC，circle of confusion）的概念来衡量，当弥散圆直径超过一定阈值时，人眼会感觉到图像模糊。 在虚拟现实系统中，由于采用了针孔相机模型，导致生成的图像没有景深效果，所有内容都是清晰的。为增强虚拟场景的真实感，研究人员开始研究如何在场景中引入景深效果。目前，景深效果的绘制主要有两种方法：物体空间方法和图像空间方法。 物体空间方法通过模拟光线分布来实现景深，如COOK提出的分布式光线跟踪法，虽然能得到精确的模糊效果，但计算成本高。而图像空间方法则先生成清晰图像，再对其进行处理，以创建景深效果，这种方法称为后处理方法。例如，Koslof等人使用场景分层法，按距离分层绘制图像，但可能产生后景色渗透问题；Igarashi等人利用点扩散函数控制模糊程度，但可能导致深度不连续现象。 文章中提到的基于GPU的部分遮挡景深绘制方法，是在图像空间中进行处理，根据场景深度图计算弥散圆直径，并据此判断部分遮挡的场景，以保证正确的景深效果。使用GPU进行处理可以显著提高计算效率。实验表明，这种方法是正确且有效的。 在薄透镜模型的成像过程中，物距、像距和焦距满足特定关系，非聚焦位置的像点会形成模糊图像，其模糊程度可以通过弥散圆的直径来度量。通过对这一原理的理解和应用，可以实现更加逼真的景深效果模拟。 综上所述，本文提出的基于GPU的部分遮挡景深绘制方法，结合了虚拟现实技术、GPU处理能力和光学原理，为虚拟场景的真实感提升提供了解决方案。通过在图像空间内处理和判断，实现了对部分遮挡场景的景深效果，有助于提高虚拟环境的用户体验。