Distance Field Soft Shadow (DFSS)

先复习了一下GAMES101的Distance Function

在几何1里面讲的

  • sdf有向距离场

Distance Field的运用

  1. Ray marching (sphere tracing) to perform ray-SDF intersection
  • 通过sdf给出的“安全距离”，
  1. Use SDF to determine the (approx.) percentage of occlusion
  • a “safe” angle seen from the eye 从安全距离得到安全角度（最小的那个）
  • 安全角度越小，阴影就越黑
  1. 怎么算安全角：
  • 不用 $arcsin(\frac{SDF(p)}{|p-o|})$ 而是用 $min{\frac{k\cdot SDF(p)}{|p-o|},1.0}$

优点：

  • 快（但是生成也需要时间）
  • 高质量

缺点：

  • 需要预计算
  • 需要存储
  • 会有artifact

Shading from Environment Lighting 环境光照

技术：Image-Based Lighting (IBL) 从所有方向都有光照，取决于IBL。同样的解一个rendering equation，不过没有Visibility项。

怎么做？Monte Carlo 积分

  • 一种数值上的无偏估计
  • 需要大量的取样Sample
  • 一般来讲不适合用于RTR

所以使用那个约等式：

  • $\int_{\Omega}f(x)g(x)dx\approx\frac{\int_{\Omega}f(x)dx}{\int_{\Omega}dx}\cdot \int_{\Omega}g(x)dx$
  • 因为：如果是glossy的BRDF，就是small support。如果是diffuse的BRDF，就是smooth。都适合使用上面的约等
  • 所以能把Rendering Equation里面的Lighting项拆出来.(之前的rendering Equation拆出来的是Visibility项)
  • 实际上，前面拆出来的积分是对环境光的滤波（求平均/模糊化）。
    • 所以说，可以先将环境光Prefilter。filter size取决于BRDF覆盖的区域。所以这一步的思想很类似于Mipmap。
    • 查看环境光，就相当于可以直接从看过去的向量的镜面反射方向查询光的信息，就防止了采样
  • 现在解决后半部分的积分，对BRDF进行积分。
  • 思想：也是一种预计算。但是需要更高维度的table来存。
  • 视频在这,时间是1h17m。预计算，把5维变成了个2维的表格，无需Sample，直接预计算，到时候查表。
  • 叫做——Split Sum方法。就是分开之后积分。虚幻引擎的技术，因为不用采样，所以没有噪音

处理环境光照的遮挡和shadow的介绍

  • 可以认为是一个“多光源”问题，如果用SM处理，代价非常高
  • 也可以认为是采样的方法，采样光照。但是难点也在于遮挡情况（Visibility项不容易提出来）和采样带来的巨大数量。
  • 工业界一般都用General One 方法，也就是取最重要的那个光源来研究处理
  • 相关研究：
    • Imperfect Shadow Map
    • Light Cuts
    • RTRT （据说是终极方法，Real Time Ray Tracing=Path Tracing+De-noising）
    • Precomputed Radiance Transfer (PRT)