《荒野大镖客2》的大气云雾技术
|
可能有的读者对ray marching还不是特别熟悉，ray marching特别常用于volume类的渲染中，鉴于一些计算硬件和数据的限制，有些情况难以很容易的使用ray trace的方式寻找交点，比如local reflection中要对depth buffer找交点。那么就用步进的方式来找交点，这种方法就是ray marching；这里的步长的选择是应用ray marching的时候需要具体斟酌的地方。 
回到《荒野大镖客2》，ray marching的步长策略选择也是颇费心思： 考虑到场景深度、ground plane、cloud dome 另外要仔细考虑到云层的厚度信息 即便这样也很容易跳过比较薄的云层。 ray marching优化 先看下最终的性能 
可以看到ray march是占据着性能的大头，而且这还是经过优化过之后的结果。 这里优化就基于两个大的策略：low resolution + temperal，也就是在低分辨率上做ray march计算，然后通过多帧来重建。 这个部分很精彩，我们多展开。 
这里ray march的起点是在froxel的末端，带上blue noise（可以理解成一个频率较高的noise了，感兴趣可查下）做偏移。 半分辨率大小，然后分4帧来计算。 ray march reconstruct 
由于是分4帧来构建，所以每帧只能ray march 2x2 像素中的一个，另外三个就要从history buffer中拿。 这里用了temperal相关的很多做法，一些在taa中颇为常见。 1、使用了3x3像素color aabb clamp的方式 2、大的深度断裂的地方，临接像素就不考虑了 3、在深度断裂（depth discrepancies）的地方，放更多的ray 这里能正确的判定出来depth discrepancy还是比较棘手的，要做的事情就是在6x6（2x2 ray， 3x3 neighbouhood， 所以一共6x6）像素中，正确的识别depth的min/max； 尝试1，uniform分布 
可以看到在frame2里面，min/max就错了，这个会导致误判。 尝试2，checker board方式 能处理的case好很多： 
但是这种情况下还是不行： 
总之局部的分布策略总是有cover不住的情况了，还是要引入整体的信息才行。 尝试3：checker board+depth neighborhood analysis 先是拿到3x3tile（每个tile是2x2像素）的depth min/max，然后每一个tile中和其余的8个点比，如果其余的8个都是min，那么这个就取一个max depth的点。 up scaling 
up scale这里是4taps dither，depth连续就平均，不连续就取最近 效率 
长的ray march部分是最消耗的。 
scene integration 第三部分，integration，也就是把计算好的光照等和场景集成起来。 
这里是一个integration完整的示意图，我们接下来可以一步步看看。 sky scattering sky scattering算法上是Precomputed Atmospheric Scattering，三个特点： 考虑了earth shadow 分帧实时更新的 存放在32x16x32的LUT中 
[ 用于sample sky scatter的深度信息 ] 在sample sky scattering信息的时候，就不是ray march每一步都踩了，否则虽然更加正确，但是太费了。 最终按照depth信息，就依据depth来sample一次。 
[ visibility信息 ] 然后visibility信息（类似shadow）信息都是分离的。 放在一起的效果： 
光照组成 把前面列的放在这里： frustum volume lookup ray march result sky scattering / transmittance sky irradiance probe 
地图里32x32的3rd order spherical harmonics probe map， 每个probe覆盖（256mx256m），这个用作sky irraidance probe。 总结 ppt本身的总结是有这么几条： volumetric效果是“一等公民” 这是一个统一，基于物理，支持多种材质的scattering/transimitance系统 近处是frustum align的volume based技术 远处是ray march based的技术 个人的阅读总结：除了第一篇的high点之外，有几点印象非常深刻 对大量的渲染技术运用的如此纯熟灵活，非常给力 能够hold住如此复杂的系统，非常给力 研发的本原的样子 一系列的笔记，可能是解读技术文章以来最多的一次了，笔记部分基本上是大家看了原文之后大致能记住的部分，实际上原文涵盖的内容要更多更杂，然后这背后还有更多的探索和尝试，因为篇幅的原因没有写出来。 读的时候完全没法像一些论文，尤其是少项目而重理论和demo向的，可以简单的做抽象和总结，可以“一句话说清楚”。 实际像《荒野大镖客2》这样的项目，这个就是研发中所面临的问题，理论掺杂着妥协与变通（hack），并且要覆盖极高的复杂度。 实际做的时候，宏观的视野？是的；扎实的理论？是的；扎实的engineering？是的；充分的耐心？是的；灵活的变通？是的； 像我个人之前做《天涯明月刀》《无限法则》相关的技术分享，ppt写的时候往往写得“重点突出”、“易听易懂”甚至还带着两个笑话； 而实际上，做项目开发中，就是一个复杂度高的多，繁杂的多的过程，但是那么来写ppt，往往观众会听得云里雾里，所以最终的结果还是“一句话说清楚”。 《荒野大镖客2》，分享者也足够耐心，列了方方面面，包括ray marching中优化的几个失败案例，确实更像研发原本的样子。 来源：腾讯游戏学院 （编辑：应用网_阳江站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |