浮点数误差分析及补偿

    在各种渲染引擎中使用浮点数几乎可以肯定一定会产生浮点数误差,而渲染引擎的大量计算量也不允许使用其他特别高精度的浮点数,因而需要一定程度的精度补偿。事实上,浮点数并不适合用于精确计算,而适合进行科学计算。 float:2^23 = 8388608,一共七位,这意味着最多能有7位有效数字,但绝对能保证的为6位,也即float的精度为6~7位有效数字; double […]

可编辑网格的存储方式

  渲染时使用的数据结构往往是数组,因为它节约存储空间而且方便索引进行随机访问。但是在模型编辑软件如 Blender、MAYA 中就不能使用数组,取而代之的是类似于链表的数据结构。   为了方便修改,网格信息时一般不只存储顶点信息,往往还会保存连接信息(mesh connectivity)。 邻接三角形结构     这次要讨论的 […]

抗锯齿技术之FXAA

  如果要平滑地显示一条直线,理论上需要无限大的分辨率。当前显示器的效果还远远没有达到匹配眼睛分辨率的效果。如果想要在网格屏幕上捕捉一条直线,在直线跨像素时,必然会产生一个极小的阶梯型效果。如果多个阶梯出现在同一个区域,眼睛马上就能发现错误。为了尽可能减少这种跳变的影响,出现了抗锯齿技术(anti-aliasing)。   当前已经开发出了多种抗锯齿技术。最 […]

蒙特卡罗综述

    许多事情在生活中太难以评估,特别是当它涉及非常大的数字。例如,计算一个国家的成年人口的平均高度,将需要测量每个人的身高,身高值相加除以总人数。这明显是不可能的,这种任务需要很长的时间,非常难以求解。在这种情况下,可以做的是取一个样本的人口并计算其平均高度,以此来估算整个国家人口的平均高度。这是统计学中最简单的概念。   需要特别提醒的是,在这个例子中,随机选取的人的身高是随机数, […]

光线追踪简述

    光线追踪(Ray tracing)是三维计算机图形学中的特殊渲染算法,跟踪从眼睛发出的光线而不是光源发出的光线,通过这样一项技术生成编排好的场景的数学模型显现出来。这样得到的结果类似于光线投射与扫描线渲染方法的结果,但是这种方法有更好的光学效果,例如对于反射与折射有更准确的模拟效果,并且效率非常高,所以当追求高质量的效果时经常使用这种方法。 光线追踪分为两种: […]

HDR技术之tone mapping

      现实中人类的眼睛所能看到亮度比的范围是10^5左右。照相机和摄像机可以捕捉到HDR的影响,渲染过程中可以产生HDR的画面。这样问题就出现了,2^{16}或者更高数量级的亮度只能存在电脑里,而一般的显示器只能表示2^8个亮度数量级,用256个数字来模拟 所能表示的信息,这种模拟的方法就是HDR技术核心内容之一,学名叫Tone-Mapping(色调映 […]

实时渲染中的菲涅尔效应

      光线追踪中使用的菲涅尔效应公式由平行项 r_{\parallel} 和垂直项 r_{\perp} 组成,而且针对绝缘体和导体的公式又不相同,计算非常复杂。用于实时渲染必须进行简化。   菲涅尔效应   实际上,菲涅尔效应描述了光线的角度和光线反射率的关系。如果视线和法线夹角越大,眼睛接收到的反射光线能 […]

图形学中的辐射度

    写在前面   光线追踪中最基础的部分是光线的传播和反射(一般把表面双向透射分布函数[BTDF]和双向反射分布函数[BRDF]统一处理为 BSDF,即双向散射分布函数),辐射度测量学则提供了相关数学概念,构成了基于物理渲染算法推导过程的基本内容。   本文使用和 PBRT 相同的左手系,即球坐标中 \phi 表示范围为 [0 […]

使用梯度来估计法线

      写在前面   一般来说,法线贴图不是由美术直接制作的。法线贴图的制作通常有两个途径: – 由灰度图、高度图进行生成,通过这种途径生成的法线会丢失许多细节。 – 进行高精度建模,然后把相应的表面凹凸信息写入法线贴图或者视差贴图,再把高模减面成适合游戏使用的低精度模型,然后将生成的贴图应用在模型上,这种方式可以拥有各种细节。   这篇文 […]