网站单个页面紧张搜索引擎蜘蛛,企业品牌宣传片制作,代账公司如何拉客户,中山市有什么网站推广该读书笔记大多内容参照了大神浅墨的该篇文章https://zhuanlan.zhihu.com/p/35974789 本章介绍了一种在GPU中模拟和渲染大的水体的系统。它把基本网格的集合波动于动态发现贴图的生成结合起来。 1.1 目标和范围 这章里#xff0c;我们将由计算简单正弦函数之和开始#xf…该读书笔记大多内容参照了大神浅墨的该篇文章https://zhuanlan.zhihu.com/p/35974789 本章介绍了一种在GPU中模拟和渲染大的水体的系统。它把基本网格的集合波动于动态发现贴图的生成结合起来。 1.1 目标和范围 这章里我们将由计算简单正弦函数之和开始逐步扩展到更复杂的函数如Gerstner波也扩展到像素着色器。主要思路是使用周期波的加和来创建动态的平铺tiling凹凸贴图从而获得优质的水面细节。 1.2 正弦近似值的加和 1.2.1 波的选择 我们需要运行两个表面模拟一个是表面网格的几何波动另一个是网格上法线图的扰动。两个模拟本质上是相同的。水面高度由简单的周期波叠加表示正弦函数叠加后得到了一个连续函数这个函数描述了水面上所有点的高度和方向。在处理顶点时我们基于每个顶点的水平位置对函数取样使得网格细分成连续水面。在几何分辨率下通过对近似正弦叠加的法线取样别通过shader渲染到render target texture就得到了表面的法线贴图。 水纹理的波纹好坏决定着模拟的逼真度对纹理波纹我们有不同的几何选择标准 波长Wavelength (L)世界空间中波峰到波峰之间的距离。波长L与角频率ω的关系为 ω2π/L。振幅Amplitude (A)从水平面到波峰的高度。速度Speed (S)每秒种波峰移动的距离。为了方便把速度表示成相位常数 φS x 2π/L。方向Direction (D)垂直于波峰沿波前进方向的水平矢量。 1.2.2 法线与切线 因为我们的表面有定义明确的函数所以可以直接计算任意给定点处的曲面方向而不是依赖于有限差分技术。 副法线BinormalB和正切矢量T分别是x和y方向上的偏导数。 对于2D水平面中的任意点xy表面上的三维位置P为 求副法线BinormalB方向即对上式对x方向求偏导。而求正切矢量T方向即对上式对y方向求偏导。 而法线N由副法线B和切线T的叉积给出 1.3 波的几何特征 首先文中将几何波限制为4个因为添加更多的波并不能增加新的概念只不过增加更多相同的顶点Shader处理指令和常数而已。 1.3.1 方向波或圆形波的选择 需要对下图所示的方向波或圆形波进行选择。 图 方向波和圆形波 对于两种类型的波视觉特性和复杂性都是由干涉条纹引起的。 方向波需要的顶点shader处理指令较少但是究竟选择何种波需要取决于模拟的场景。对于大的水体方向波往往更好因为它们是风吹动产生的波较好的模型。对于较小的池塘的水产生波的原因不是由于风而是诸如例如瀑布水中的鱼圆形波则更好一些。对于方向波波的方向是在风向的一定范围内任意绘制的对于圆形波波中心是在某些限定的范围内任意绘制的。 1.3.2 Gerstner波 正弦波看起来圆滑用于渲染平静的田园诗般的池塘很合适。而对于粗犷的海洋需要形成较尖的浪头和较宽的浪槽则可以选择Gerstner波。 Gerstner波早在计算机图形学出现之前就已经被研发了出来用于物理学基础上为海水建模。Gerstner波可以提供一些表面的微妙运动虽然不是很明显但是却很可信具体可见[Tessendorf 2001]。 另外Gerstner波有一种经常被忽略的性质它将顶点朝着每个浪头顶部移动从而形成更尖锐的波峰。因为波峰是我们水表面上最锐利的即最高频率最主要特征所以我们正希望顶点可以集中在此处。 图 Gerstner波 1.3.3 波长等参数的选择 波长等参数的选择方法 波长的选择要点是不要追求波在真实世界中的分布而是要使用现在的少数几个波达到最大效果。对波长相似的波进行叠加可以突显水面的活力。于是文中选择中等的波长然后从它的1/2至两倍之间产生任意波长。波的速度通过波长基于公式即可计算得出。振幅方面主要是在Shader中指定一个系数由美术同学对波长指定对应的合适振幅。波的方向运动方向与其他参数完全独立因此可以自由选择。1.4 波的纹理特征 加和到纹理中的波也像上文说到的顶点一样需要参数化但是其具有不同的约束条件。首先在纹理中得到宽频谱更为重要。其次在纹理中更容易形成不像天然波纹的图案。第三对给定波长只有某些波方向能保证全部纹理的平铺tiling。也就是说不像在世界空间中仅仅需要注意距离在纹素texel中要注意所有的量。 文中的思路是在2到4个通道中使用15个频率和方位不同的波进行处理。虽然4个通道听起来有点多但是它们是进行256 x 256分辨率的渲染目标纹理的处理而不是处理主帧的帧缓冲。实际上生成法线贴图的填充率所造成的影响小到可以忽略不计。 1.5 关于深度 首先把在顶点上的水深度作为一个输入参数这样在着色器碰到岸边这样的微妙区域时便可以自动进行校正。 因为水的高度需要计算所以顶点位置的z分量就没什么用了。虽然我们可以利用这点来压缩顶点的数据量但是选择把水深度编码在z分量中是一个更好的选择。 更确切地说就是把水体底部的高度放在顶点的z分量中作为常数带入水的高度表中这样通过相减即可得到水深度。而同样这里假定了一个恒定高度的水位表constant-height water table。 我们也使用水深度来控制水的不透明度、反射强度和几何波振幅。简单来说即水浅的地方颜色浅水深的地方颜色深。有了适当的水深度也就可以去光的传播效果进行更完善的建模。 【核心要点总结】 文中提出的水体渲染方法总结起来有三个要点 1使用周期波正弦波、Gerstner波的加和 2创建动态的平铺tiling贴图 3使用凹凸环境映射Bump-Environment Mapping