Optimierung der Auflösung von Schattenkarten

Studienarbeit

Schattenkarten (Shadow Maps) sind ein sehr effektives Mittel zur Echtzeitdarstellung von Schatten. Schattenkarten sind sehr zeiteffizient, bedingt durch ihre endliche Auflösung treten jedoch Fehlklassifikationen von beschatteten und beleuchteten Pixeln auf, die sich typischerweise als Treppenstufen in der Schattensilhouette bemerkbar machen. "Instanced Shadow Maps" sind eine Variante, bei der einzelne Szenenobjekte jeweils über eine eigene Schattenkarte verfügen, die Auflösung der Schattenkarten kann dabei von Objekt zu Objekt variiert werden. Daher stellt sich für jede dieser Karten die Frage, welche Auflösung eine optimale Balance zwischen Bildqualität und Speicherbedarf darstellt.
In der Studienarbeit soll ein Verfahren entwickelt werden, das die Auflösung der Schattenkarten abhängig von Objekt und Blickwinkel optimiert. Dazu muss effizient die Zahl der Fehlklassifikationen (Schatten/beleuchtet) vorhergesagt oder gemessen werden. In einem ersten Schritt sollen daher in einem Vorverarbeitungsschritt die Fehlklassifikationen eines Objektes unter verschiedenen Beleuchtungsrichtungen abhängig von der Schattenkartenauflösung gemessen werden. In einer interaktiven Anwendung sollen diese Ergebnisse dann verwendet werden, um die Schatten eines oder mehrerer Objekte abhängig von den Ergebnissen des Vorverarbeitungsschrittes und der Bildgröße des Objektes zu optimieren.
Im zweiten Schritt soll der Vorverarbeitungsschritt in eine interaktive Anwendung integriert werden. In regelmäßigen Abständen soll für jede Schattenkarte gemessen werden, welcher Anteil an Fehlklassifikationen durch die aktuelle Auflösung entsteht und abhängig von dem Ergebnis die Schattenkartenauflösung angepasst werden. Zum Zählen der Fehlklassifikationen sind passende Shader und Auswertealgorithmen zu entwerfen.

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