腾讯游戏学院 游戏程序设计第八章（个人总结）——材质着色与光照

第八章材质着色与光照 学习打卡

这章老师讲的嘴速有点快…后续补充

物理回顾

什么是渲染

• 平衡物理和有限计算资源的艺术
• 基于物理渲染（材质+光照）=光与物质的交互
• 电影的画面：离线渲染
• 基物流渲染：PBR（光照基于更精确的物理模型进行渲染）
• 产生波的特性同时体现出粒子的特性

材质

光与粒子交互

• 粒子产生极化的现象，电子吸收光一部分的能量，原子内部的电子从低能态跃迁到高能态，对某些频率的可见光进行吸收，看到红色物体，是因为物体把除红色以外别的波长吸收掉，只剩下红色去反射人的眼睛
• 光通量：每单位时间内产生的光能
• 光度：
• 光亮度

• 通过实验仪器测量菲涅尔反射的系数：一个通用的现象，大部分金属的值是大于0.5的，非金属大部分是小于0.5的

全局光照

• 方法

• 离线渲染

  • 路径追踪
    • 暴力的方法，真实的通过算力计算游戏场景中，每条光路的一个反弹结果，一般起始点会从相机出发，发射射线到场景中，通过BRDF概率函数计算每一次反弹出射的方向，后再在场景另一个方向进行反弹，不断地反弹，如果没有打到光源地话，这条射线的贡献完全是黑的，一般在最后一次反弹的时候，强行把它跟光源连接起来，然后要看是否有物体挡到，如果有物体的话，就变成有阴影，没有挡到的话就会有计算光源的贡献

  

  

  • 光子映射Photo Mapping
    • 路径跟踪不会存储任何信息，但光子映射会在每次反弹的时候，把能量存储起来，从光源点一直往场景内发射光子，然后让这个场景的一个结构，把每一次反弹的结果保存起来，之后相机在收集阶段时观察这个场景时，对这些结果进行插值，光子映射和路径跟踪效果上在本质上可以做到一致
  • 辐射度

• 实时渲染

  • 屏幕空间

    • 屏幕环境光遮蔽

      • Cryengine 的Screen space ambient occlusion（SSAO）
      • HBAO+（用屏幕空间去模拟一个AO的现象）

    • 屏幕空间反射

      • HI-Z Tracing（寒霜引擎）
        • Min-Z Pass，战地系列、星战系列
      • PBR brdf-Stochastic Monte Carlo sampling采样方法+denoise（降噪）

      

  • 世界空间

    • Voxel Cone Tracing

    • Distance Field

    • 实时光线追踪

      • 计算光线和几何体的求焦

      

    • 间接光照

    • 环境法线（Bent Normal）

    • 面光源（熔浆自带的光源）

    • Indirect Shadow

    • 环境光遮蔽

    • GGX法线分布函数

• 存储

  • 光照贴图
  • 反射探针
    • 漫反射
    • 高光反射

F是菲涅尔效应

局部光照

点光源

基于图像光照

• Light probe