Games202(5·第9章，实时GI总结)

第9章

SSDO屏幕空间方向遮蔽

DO是对AO的升级，它考虑了间接光照的颜色信息

是否光照计算：未被遮挡，就会对p提供间接光照

渲染：采用RSM中VPL的信息对p点着色，着色公式和RSM的公式一样

问题

2·存在丢失信息问题：比如墙面侧对着我们，墙面正面为黄色，应该对附近地面产生影响，但由于判断问题，采样点均未通过深度比较，因此丢失了光照信息

SSR屏幕空间 反射/光线追踪

它和光线追踪的思想比较像，在延迟渲染的几何阶段后，我们知道p点（某片元）信息，包括法线方向，我们也知道向此片元方向投射即入射方向，那么可以求出反射方向

利用raymatching找到反射光和3D场景的交点，但这里不必在3D场景计算（利用sdf），而是依据外壳信息（深度信息），在屏幕空间找到3D空间对应的交点，利用此交点（像素）数据，去计算对p点的间接光照贡献

固定步长

以固定步长前进，每次比较和壳的深度差异，如果>壳停止步进，否则继续步进

精度取决于步长大小，步长越小越精准，同时计算量也越大，为了解决步长问题，引入了动态计算步长的方法

动态步长

为场景的深度图，生成mipmap，但它的像素并非存储上层的四个像素平均值，而是最小值，

它的思想和空间加速结构一样，本质上都是快速跳过不相交的空间,如果和上层节点不相交，那么也不会和子节点相交

一维情况：

没有交点（ray深度值>像素深度值），level++，光线前进当前level的像素大小的长度

有交点，level–

如果levelmax上没有交点，level不继续增加

如果ray超过了屏幕范围，则步进结束

如果level0上有交点，则步进结束

问题

和其他屏幕空间实现GI一样，它也会出现信息丢失问题

IBL . PRT . RSM . LPV . VXGI . SSAO . SSDO . SSR

IBL:

• 思想：预计算辐照度图，F项，运行时采样纹理获取值，求乘积
• 复杂度：空间中等，预计算时间低，运行时间低
• 场景：动态场景（通过将采样方向旋转，模拟环境光的旋转）
• 阴影：不支持
• 渲染质量：较高
• 适用场景：实时渲染

PRT:

• 思想：将渲染方程乘积积分形式，利用sh等基函数，转换为各项近似函数，利用标准正交性，在运行时只需对各个近似函数对应项系数点乘，换取运行时渲染方程光照计算效率
• 复杂度：高昂的存储，高昂预计算时间，运行时间低
• 场景：静态场景
• 阴影：支持
• 渲染质量：最高
• 适用场景：离线渲染

RSM:

• 思想：每个光源渲染一张shadow map，像素作为VPL次级光源，对p点的间接光照计算时，将p投影到shadow map上，利用加权采样计算VPL对p的贡献值
• 复杂度：空间中等，时间中等
• 场景：动态场景（shadow map要每帧重新生成）
• 阴影：不支持
• 渲染质量：质量较低，且充满噪点
• 适用场景：很少使用

LPV:

• 思想：划分3D空间结构，生成VPL，VPL注入到网格用sh表示，radiance在voxel传播，找到p对应的voxel中的radiance对p渲染
• 复杂度：较高的空间，时间中等
• 场景：静态场景
• 阴影：不支持
• 渲染质量：质量中等
• 适用场景：大型场景

VXGI

• 思想：划分3D空间结构，生成VPL，VPL注入到网格根据材质信息准确求出反射方向，从camera发射ray，根据锥形范围层级查询，所有相交的voxel计算对p的贡献
• 复杂度：极高的存储，时间高
• 场景：静态场景
• 阴影：不支持
• 渲染质量：质量极高
• 适用场景：高端游戏和离线渲染

SSAO

• 思想：根据法向半球采样，计算遮蔽值，光照值*遮蔽值
• 复杂度：空间低，时间低
• 场景：静态场景
• 阴影：支持
• 渲染质量：不提供颜色值，只提供遮蔽值
• 适用场景：实时渲染

SSDO

• 思想：根据法向半球采样，计算是否被遮蔽，如果被遮蔽计算间接光照贡献值， 直接光照值 + 间接光照值
• 复杂度：空间低，时间中等
• 场景：静态场景
• 阴影：支持
• 渲染质量：间接光和遮蔽值
• 适用场景：

SSR

• 思想：对于每个p点发射数道光线，利用屏幕raymatching找到与”壳“的交点，颜色值加权作为p点间接光照的一部分
• 复杂度：空间低，时间中等
• 场景：静态场景
• 阴影：不支持
• 渲染质量：光滑表面反射
• 适用场景：高光反射