《光線追蹤精粹——基於DXR及其他API的高質量實時渲染》是2021年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 書名：光線追蹤精粹——基於DXR及其他API的高質量實時渲染
- 作者：[美]Eric Haines
- 類別：圖形圖像 多媒體類圖書
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2021年
- 開本：16 開
- 裝幀：平裝-膠訂
- ISBN：9787030695208
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書共分七大部分：部分幫你理解現代光線追蹤的基礎知識和進行高效渲染所需的思維模式；第二部分為從事光線追蹤器編寫工作的讀者提供一些對於問題的洞察，乃至解決方案；第三部分介紹構建一個產品級的光線追蹤渲染器時對基本的效果進行處理的方法；第四部分介紹採樣的相關知識；第五部分介紹了多個實用的降噪和濾波技術；第六部分展示五種混合使用光柵和光線追蹤的渲染系統；第七部分介紹了用光線追蹤實現全局光照的五個開拓性工作。本書提供了不少獨門絕技，當這些技巧和技術由撰寫本文的專家們分享出來時，它們成為了無價的珠寶。
圖書目錄
目錄
第一部分 光線追蹤基礎
第1章 光線追蹤術語 3
1.1 歷史回顧 3
1.2 定義 4
參考文獻 7
第2章 什麼是光線？ 9
2.1 光線的數學表示 9
2.2 光線區間 10
2.3 DXR中的光線 11
2.4 小結 12
參考文獻 12
第3章 DirectX光線追蹤介紹 13
3.1 介紹 13
3.2 概述 13
3.3 準備就緒 14
3.4 DirectX光線追蹤管線 14
3.5 HLSL針對DXR的新增支持 16
3.5.1 在HLSL中生成新的光線 17
3.5.2 在HLSL中控制光線遍歷 17
3.5.3 額外的HLSL內部函式 18
3.6 一個簡單的HLSL光線追蹤案例 19
3.7 主機端初始化DXR 20
3.8 基礎的DXR初始化和設定 21
3.8.1 幾何體和加速結構 22
3.8.2 根簽名 25
3.8.3 編譯著色器 26
3.9 光線追蹤管線狀態對象（RTPSO） 27
3.10 著色器表 30
3.11 發射光線 32
3.12 挖掘更深和更多的資源 33
3.13 小結 33
參考文獻 34
第4章 天文館球幕相機 36
4.1 介紹 36
4.2 方法 36
4.2.1 從視口坐標計算光線方向 38
4.2.2 環形立體投影 40
4.2.3 景深 42
4.2.4 抗鋸齒 43
4.3 天文館球幕投影的示例代碼 43
參考文獻 43
第5章 計運算元數組的小值和值 45
5.1 動機 45
5.2 整表查詢法 45
5.3 稀疏表查詢法 46
5.4 區間樹遞歸查詢法 47
5.5 區間樹疊代查詢法 48
5.6 結果 50
5.7 小結 51
參考文獻 51
第二部分 相交和效率
第6章 避免自相交的快速可靠的方法 55
6.1 引言 55
6.2 方法 55
6.2.1 計算物體表面上的交點 55
6.2.2 避免自相交 57
6.3 小結 60
參考文獻 61
第7章 光線/球體相交檢測的精度提升 62
7.1 光線/球體相交基礎 62
7.2 浮點精度探究 63
7.3 相關資源 66
參考文獻 67
第8章 精巧的曲面：計算光線/雙線性曲面相交的幾何方法 68
8.1 引言與當前技術 68
8.1.1 性能測試 70
8.1.2 格線四邊形化 70
8.2 GARP細節 71
8.3 結果討論 73
8.4 代碼 76
參考文獻 77
第9章 DXR中的多重命中光線追蹤 80
9.1 引言 80
9.2 實現 81
9.2.1 樸素的多重命中遍歷 83
9.2.2 節點剔除多重命中BVH遍歷 85
9.3 結果 86
9.3.1 性能測量 86
9.3.2 討論 89
9.4 結論 90
參考文獻 91
第10章 一種具有高擴展效率的簡單負載均衡方案 92
10.1 引言 92
10.2 要求 92
10.3 負載均衡 93
10.3.1 簡單分塊 93
10.3.2 任務大小 93
10.3.3 任務分布 94
10.3.4 圖像組裝 95
10.4 結果 96
參考文獻 97
第三部分 反射，折射與陰影
第11章 嵌套volume中材質的自動處理 101
11.1 volume的建模 101
11.1.1 獨立邊界 101
11.1.2 添加空氣間隙 102
11.1.3 重疊的邊界 102
11.2 算法 103
11.3 局限性 106
參考文獻 107
第12章 基於微表面陰影函式解決凹凸貼圖中的陰影邊界問題 108
12.1 介紹 108
12.2 之前的工作 109
12.3 方法 109
12.3.1 法線分布函式 110
12.3.2 陰影函式 112
12.4 結果 113
參考文獻 114
第13章 光線追蹤陰影：保持實時幀速率 115
13.1 介紹 115
13.2 相關工作 116
13.3 光線追蹤陰影 117
13.4 自適應採樣 119
13.4.1 時間重投影 119
13.4.2 識別半影區域 120
13.4.3 計算採樣數目 121
13.4.4 採樣Mask 121
13.4.5 計算可見性 122
13.5 實現 123
13.5.1 採樣點集生成 124
13.5.2 按距離剔除燈光 124
13.5.3 限制總採樣數 124
13.5.4 在前向渲染管線中集成 125
13.6 結果 127
13.6.1 與陰影映射（方法）的對比 127
13.6.2 軟陰影與硬陰影對比 128
13.6.3 限制 129
13.7 總結和未來的工作 129
參考文獻 130
第14章 DXR下的在單散射介質中引導光線的體積水焦散 132
14.1 介紹 132
14.2 體積光和折射光 134
14.3 算法 136
14.3.1 計算光束壓縮比 136
14.3.2 渲染焦散圖 137
14.3.3 光線追蹤折射焦散圖和累積表面焦散 138
14.3.4 自適應地對水表面的三角形進行曲面細分 139
14.3.5 構建三角形光束體積 140
14.3.6 使用加算混合方式渲染體積焦散 140
14.3.7 結合表面焦散和體積焦散 141
14.4 實現細節 141
14.5 結果 141
14.6 將來的工作 143
14.7 演示 143
參考文獻 143
第四部分 採樣
第15章 重要性採樣 147
15.1 引言 147
15.2 例子：環境光遮蔽 148
15.3 理解方差 151
15.4 直接光照 153
15.5 結論 155
參考文獻 156
第16章 採樣變換集合 157
16.1 採樣機制 157
16.2 樣本分布介紹 157
16.3 一維分布 159
16.3.1 線性函式 159
16.3.2 三角形函式 159
16.3.3 常態分配 159
16.3.4 一維離散分布採樣 160
16.4 二維分布採樣 162
16.4.1 雙線性 162
16.4.2 二維紋理分布 162
16.5 均勻表面採樣 165
16.5.1 圓盤 165
16.5.2 三角形 166
16.5.3 三角形格線 167
16.5.4 球 167
16.6 方向採樣 168
16.6.1 Z軸向餘弦加權半球 169
16.6.2 向量軸向餘弦加權半球 169
16.6.3 錐體方向採樣 169
16.6.4 PHONG分布採樣 170
16.6.5 GGX分布 170
16.7 體積散射 171
16.7.1 體積中的距離 171
16.7.2 Henyey-Greenstein相函式 172
16.8 添加到集合中 172
參考文獻 173
第17章 忽略光線追蹤時的不便 174
17.1 引言 174
17.2 動機 174
17.3 截斷法 176
17.4 路徑正則化 176
17.5 總結 177
參考文獻 178
第18章 GPU實現的多光源重要性採樣 179
18.1 概述 179
18.2 傳統算法回顧 180
18.2.1 實時光源剔除 180
18.2.2 多光源的算法 181
18.2.3 光源重要性採樣 181
18.3 基礎知識回顧 182
18.3.1 光照積分 182
18.3.2 重要性採樣 183
18.3.3 對光源的光線追蹤 185
18.4 算法 186
18.4.1 光源的預處理 186
18.4.2 加速結構 187
18.4.3 光源重要性採樣 188
18.5 結果 190
18.5.1 性能 192
18.5.2 圖像質量 194
18.6 結論 196
參考文獻 197
第五部分 降噪與濾波
第19章 利用實時光線追蹤和降噪技術在UE4中進行電影渲染 203
19.1 引言 203
19.2 在UE4中集成光線追蹤功能 203
19.2.1 階段1：實驗性的整合 204
19.2.2 階段2 210
19.3 實時光線追蹤和降噪處理 211
19.3.1 基於光線追蹤的陰影 211
19.3.2 基於光線追蹤的反射 214
19.3.3 基於光線追蹤的全局漫反射照明 218
19.3.4 光線追蹤中的透明度 221
19.4 結論 222
參考文獻 223
第20章 實時光線追蹤的紋理LOD策略 224
20.1 簡介 224
20.2 背景 225
20.3 紋理LOD算法 226
20.3.1 MIP第0層的雙線性濾波 226
20.3.2 射線微分 226
20.3.3 射線微分與G-Buffer 229
20.3.4 射線錐 230
20.4 實現 234
20.5 對照及結果 236
20.6 代碼 239
參考文獻 241
第21章 使用射線錐和射線差分進行環境貼圖的過濾 242
21.1 引言 242
21.2 射線錐 243
21.3 射線差分 243
21.4 結果 244
參考文獻 244
第22章 通過自適應光線追蹤改進時域抗鋸齒 245
22.1 簡介 245
22.2 時域抗鋸齒相關工作 247
22.3 一種新算法 247
22.3.1 分割策略 248
22.3.2 稀疏光線追蹤超採樣 251
22.4 初步結果 253
22.4.1 畫面質量 253
22.4.2 性能 254
22.5 局限性 255
22.6 實時光線追蹤抗鋸齒技術的未來 256
22.7 結論 256
參考文獻 257
第六部分 混合方法及系統
第23章 寒霜引擎中的互動式光照貼圖和輻照度體預覽 261
23.1 介紹 261
23.2 全局光照解算器管線 262
23.2.1 輸入與輸出 262
23.2.2 全局光照解算器管線的總覽 265
23.2.3 光照計算與光路構建 266
23.2.4 光源 269
23.2.5 特殊材質 270
23.2.6 規劃待計算紋素 271
23.2.7 性能開銷 272
23.2.8 後處理 272
23.3 加速技術 275
23.3.1 視圖優先權 275
23.3.2 燈光加速結構 275
23.3.3 輻照度快取 2
