文章目录

前言
lec1 课程及简介
Lec2 回顾一些以往的知识
Homework 0
Lec03 shadow mapping
Lec4 超级shadow mapping
结语

前言

鸽了好久。
（理直气壮）暑假就是要摸鱼啊。

lec1 课程及简介

总结陈词：闫老师APEX六杀，“怨虎龙都没打过你听什么网课”。

Lec2 回顾一些以往的知识

本节讲解知识

渲染管线相关知识
opengl
GLSL
渲染方程

渲染管线

在这里插入图片描述

老朋友了，具体上面的图都解释的很清楚

OPENGL

是一系列的API，在cpu端执行负责调度gpu
有几个缺点

版本多
C风格的，不是面向对象语言，不好使用
无法debug（？）

一些好理解的opengl工作流程

放个模型：opengl把这个模型以VBO(Vertex buffer object)的形式存放在GPU里面，并且opengl自带有变换矩阵，直接调用就行
放个画架：在opengl里面建立画架（帧缓存framebuffer），并且设置摄像机位置
固定画布：会有很多画布（一次render pass）在画架上

Tips：渲染完之后不直接显示在屏幕上，而是存放在缓存区，等待确定渲染完毕后，在显示在屏幕上，就是双重缓存/垂直同步

画在画布上：shading,课程主要会去写顶点和片元着色器。

可以多次渲染，但是前面三点不可更改。
在这里插入图片描述

着色语言（shading language）

历史
在这里插入图片描述
shading language 还是要编译成GPU语言，但是以我浅薄的代码能力，汇编语言多少是有点阅读困难的

设置shader（初始化）
在这里插入图片描述
phong模型的一些代码讲解：

debug shader
用RenderDoc，但是不知道能不能webgl
老师说，直接print 然后戏曲颜色，也可以debug（人脑分析式）

渲染方程

在这里插入图片描述

再来复习一遍吧
BRDF:双向反射分布函数，给出了入射和发射的关系
在这里插入图片描述

BRDF尝试给出（对于任何一个立体角上发出去的 Radiance） / （单位面积d A dAdA接收到的Irradiance）

我们收集一个面上所有获得的能量，通过反射方程获得反射到一个方向上的能量，由此得到反射方程：
在这里插入图片描述
渲染方程与反射方程相比，渲染方程只是多加了一个自己发光的能量。

在出现观测点之后

丢掉发光项，我们看到的像素，就是渲染方程得到结果的和可见度的结果做积。（对于求解渲染方程这一块涉及大量数学计算，已经浑浑噩噩记不清楚了，只能当做理解使用）

Homework 0

主要是来搭建一个web的环境。
语言这块不用太担心（确信
记录一下操作过程

首先在node网站下载并且安装node.js，我看新版好像用不到安装npm。
然后cmd，输入npm install http-server -g

安装好了，尝试了一下他给的过程打不开，卒，用vscode打开homework0框架，右击index.html打开live.server（没有安装的就在扩展里面下就行了）ok

然后就是瞳孔地震
在这里插入图片描述
小美人没了（悲）
重启电脑就行了。(重启电脑就是最好用的)

在重写shader前，我们先来复习一下blinnphong模型
接下来直接复制代码并且替换就行了。

Lec03 shadow mapping

本节重点：shadow mapping
在这里插入图片描述

简述SW

shadow mapping 是一个两趟的算法

第一趟，从光源可以看到的场景
第二趟，结合第一趟，结合摄像机看到的场景

shadow mapping是一个完全图像空间的算法

不用知道场景的集合信息
会造成自遮挡和走样的问题

关于生成最后的渲染图，用shadow map记录的z值或者是片元到光源的距离来比较都ok

SW的一些问题

阴影纹路不对（自遮挡问题）:sw记录的深度京都不够，如右图，连线之后被遮挡，原本是光照的地方有阴影
是有一些解决方法的：
加上停止运算的小条（如下图）

but条条设置不当，会出现这个问题（我脚呢？？？？）

在工业界也有解决这个问题（指没脚了）的方法，很多，不严谨但好用。
学术界的这个，有解决方法，但是没太多人用

存最小深度和次小深度，用中间的深度，来做SW，但是要求比较苛刻。
走样问题，工业界的cascaded shadow mapping等等

实时渲染不相信复杂度，我们只相信！！！速度！！！在这里插入图片描述

SW背后的数学知识

在实时渲染RTR中，我们更加关心怎么近似相等
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第一项是为了归一化
这种近似比较准确的情况：欧米伽很小，或者g(x)比较光滑

在这里插入图片描述
把渲染方程拆成了2项
左边的，Visibility部分，右边的，老朋友渲染方程了（虽然我早已忘记怎么求解了orz

他在什么时候，是准确的

结合上面的内容，第一种情况，点光源或者直射光；第二种情况，光照为常值

PCSS(Percentage closer soft shadows)

站在软阴影处看光源，光源部分被遮挡
为了生成软阴影，我们会使用PCF(Percentage Closer Filter)这个工具来实现。

他是为了抗锯齿被开发出来的
它在阴影判断的时候作用

它在shadowmap上和连线所交点周围的一圈像素作比较。
它平均的是，一个shading point 做的很多次阴影深度的比较的结果。
我是这么理解的，由于计算精度的问题，连线的交点不一定是完全准确的，周围01的比例决定了这个点影子的软硬程度。

取点越多，越能实现一个软影的效果。
为了更好的模拟，在不同光照下SS的效果，我们得知道以下公式
在这里插入图片描述
现在我们只需要得到Blocker的长度就ok了，
方法就是找到所有完全处在光照（老师这里说是阴影，但是我觉得从这张图来说是光照条件，如果有大佬浇浇这里的话就好了）下的点，记录深度，遍历所有点，取平均值。