屏幕空间实时非平面反射

川长思鸟来 2022-08-18 00:59 122阅读 0赞

<table style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px; empty-cells:show; border-collapse:collapse; table-layout:fixed; width:757px"> 
 <tbody style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px"> 
 <tr style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px"> 
 <td style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px; font-size:14px"> 转载请注明出处为<a href="http://www.klayge.org/" style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px; color:rgb(51,102,153)" rel="nofollow">KlayGE游戏引擎</a>，本文的永久链接为<a href="http://www.klayge.org/?p=1964" style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px; color:rgb(51,102,153)" rel="nofollow">http://www.klayge.org/?p=1964</a> 在KlayGE开发版中，deferred rendering的流水线中新增加了由组员王清源实现的屏幕空间反射（Screen Space Reflection，SSR），也称为Real Time Local Reflections。 反射对rasterizer来说是非常郁闷的，一般只能是平面反射或者cubemap的环境反射，并且需要多次渲染场景。对于非平面物体，可能性之一是使用<a href="http://research.microsoft.com/en-us/projects/multiperspectivegpu/" style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px; color:rgb(51,102,153)" rel="nofollow">Real-time Multi-perspective Rendering on Graphics Hardware</a>的方法，把场景中的所有三角形通过非线性映射重新投射到反射物体上。这样的方法仍需要多次渲染场景，而且pixel shader开销巨大。相反，对于ray tracing来说，反射是个非常直接的事情，只要多算一次求交就可以了。 SSR就是借用了ray tracing的思想，对于每个要反射的pixel，计算一个反射ray，与屏幕空间的像素求交。对于deferred rendering来说，屏幕空间的normal和depth都是现成的，所以很容易直接就能计算出反射ray。然后就把反射ray和depth buffer做一次ray marching，得到相交点，采到它的颜色，就完成了反射。这个算法听着耳熟？没错，parallax occlusion mapping（POM）也是这样。所以，相当于你可以用POM的低廉开销做到屏幕空间非平面反射！ <a href="http://www.klayge.org/wp/wp-content/uploads/2012/06/SSR.jpg" style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px; color:rgb(51,102,153)" rel="nofollow"><img height="419" alt="" src="http://www.klayge.org/wp/wp-content/uploads/2012/06/SSR.jpg" style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px; border:none"></a> 当然，因为反射本应该是全局的，而屏幕空间的数据很有限，这种方法只能反射局部的像素。如果发现相交点接近屏幕边缘，就得fade out。另外，根据表面的光滑程度做jitter，不然都会是非常清晰的反射。 SSR的优点： 
 <ul style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px 0px 0px 14px"> 
 <li style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px 0px 0px 2em; list-style:disc"> 速度极快</li> 
 <li style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px 0px 0px 2em; list-style:disc"> 可以处理非平面</li> 
 <li style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px 0px 0px 2em; list-style:disc"> 与deferred rendering配合良好</li> 
 <li style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px 0px 0px 2em; list-style:disc"> 支持各种光滑度 </li> 
 </ul> 缺点： 
 <ul style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px 0px 0px 14px"> 
 <li style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px 0px 0px 2em; list-style:disc"> 反射结果较粗糙</li> 
 <li style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px 0px 0px 2em; list-style:disc"> 只能局部反射 </li> 
 </ul> 本来打算把Ocean例子改成用SSR，但因为Ocean目前不是采用deferred rendering，要修改的话肯定赶不上KlayGE 4.1了。只能等到下一版才有空切换过去。在当前版本中还有另一个问题，因为normal用的是<a href="http://www.klayge.org/2011/11/28/klayge-4-0%e4%b8%addeferred-rendering%e7%9a%84%e6%94%b9%e8%bf%9b%ef%bc%88%e4%ba%8c%ef%bc%89%ef%bc%9a%e6%8b%a5%e6%8c%a4%e7%9a%84g-buffer/" style="word-wrap:break-word; padding:0px; margin:0px; color:rgb(51,102,153)" rel="nofollow">best-fit的方法</a>保存成24bit，精度较低，所以在某些视角上会出现误差较大的反射ray，导致反射图像不连续。</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

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[Link 1]: http://www.opengpu.org/misc.php?mod=tag&id=254
[Link 2]: http://www.opengpu.org/misc.php?mod=tag&id=255