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首页 › 渲染 › PBR › 实时全局光照(1)Precomputed Radiance Transfer (PRT)

实时全局光照(1)Precomputed Radiance Transfer (PRT)

糯米
2年前PBR阅读 950

Real-Time Global lllumination

实时全局光照在游戏中具有重要的地位,对于营造逼真的视觉效果和增强游戏的沉浸感至关重要。

Precomputed Radiance Transfer (PRT)

Precomputed Radiance Transfer (PRT)既可以做Enviroment Lighting,也可以用于全局光照,作为一个承上启下的内容,所以我把它放在了实时全局光照总篇的开头。

Background knowledge

实时全局光照(1)Precomputed Radiance Transfer (PRT)-tajourney

Basis Functions

实时全局光照(1)Precomputed Radiance Transfer (PRT)-tajourney

基函数指的是一组函数,用于表示其他复杂函数或数据的线性组合。

Spherical Harmonics(球谐函数)

球谐函数是一系列定义在球面上的二维基函数。

实时全局光照(1)Precomputed Radiance Transfer (PRT)-tajourney
实时全局光照(1)Precomputed Radiance Transfer (PRT)-tajourney

球谐函数是正交归一的,即在单位球面上的积分为1,并且不同球谐函数之间的内积为0;可以轻松的做projection/reconstruction;旋转后可以被同阶的基函数线性组合来表示;

PRT

实时全局光照(1)Precomputed Radiance Transfer (PRT)-tajourney

L、V、BRDF(入射光/出射光)都可以化为一个2纬的球面函数。

另外提一句,预计算V项实际上无需考虑摄像机关系,因为此处的V项实际上是采样点(Shading Point)与周围环境的遮蔽关系,并非是与相机的关系。

实时全局光照(1)Precomputed Radiance Transfer (PRT)-tajourney

基本两步(假设场景中只有光照发生变化):

1.预计算Lighting,Lighting可以拆分为一系列的基函数。

2.light transport不变,如果是Diffuse Case,则BRDF为常数,其实相当于light transport部分对基函数的投影。可以做如下拆分(即dot product):

实时全局光照(1)Precomputed Radiance Transfer (PRT)-tajourney

如果是Glossy Case(即 matrix multiplication):

实时全局光照(1)Precomputed Radiance Transfer (PRT)-tajourney

在每个不同O(View Direction)上都对应着不同的BRDF,对应着一个Vector如上可以拆分为一组基函数的和。最后得到的结果也是关于O的一个向量。

PRT限制

实时全局光照(1)Precomputed Radiance Transfer (PRT)-tajourney

SH可以利用高阶来描述非常“Glossy”的情况,即相当高频的信息,但是代价相当大。

一些其他的基函数

实时全局光照(1)Precomputed Radiance Transfer (PRT)-tajourney
实时全局光照(1)Precomputed Radiance Transfer (PRT)-tajourney
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