01 - 导论课

唉,投了几家公司都是简历挂,我学的东西还是太少了。。。

课程简介

这门课是什么

实时高质量渲染(Real-Time High Quality Rendering):

  • 实时:不小于30FPS,对于VR/AR来说不小于90FPS。而对于交互渲染(Interactive Rendering)来说,每秒几帧就够了。
  • 高质量:要求真实感,在物理上近似正确。
  • 渲染:将3D物体通过计算光照等模拟生成图片的过程。

PS:实时渲染和离线渲染是图形学的两个分支。

这门课讲什么

主要讨论四个话题:

  1. 阴影
  2. 全局光照
  3. 基于物理的着色
  4. 光线追踪

还有工业界对这些话题的解决方案。

为什么要学这门课

Computer Graphics is AWESOME!

这门课该怎么学

  1. 学术界 工业界。工业界负责把学术界产生的成果转换为实用的工业技术,在RTR方面,工业界领先于学术界(尤其是游戏行业)。
  2. RTR = 快且近似的离线渲染 + 系统性工程,想学好RTR一定要多学代码实践。
  3. 查看课程官网信息,阅读辅助资料。

正片

背景

要渲染有照片级真实感(Photorealistic)的图片,需要经过复杂的计算。这些精确计算导致渲染1帧要花费很久的时间,而这就是离线渲染。

实时渲染则让计算结果近似正确即可,追求极致的性能。

实时渲染发展史

早期(1982)人们在OpenGL中实现可交互的渲染,主要关注几何处理和纹理映射。

在20多年前,3D可交互渲染进入游戏行业(FF7, CS),开始用OpenGL和DirectX处理简单纹理映射和假阴影。

在那之后的十年,由于可编程着色器的出现(2000),渲染技术突飞猛进,出现复杂的环境光、更真实的材质和软阴影技术。代表作:刺客信条2(2009),生化危机5(2009)。

如今的实时渲染已经可以以假乱真了,并且实时渲染也延伸到了其他领域中,如VR、电影业等。

技术发展里程碑

在20年前诞生的可编程图形硬件

在15年前预计算方法(Precomputation-based methods)出现,由球面谐波函数(Spherical Harmonics)等技术引领发展:

在8-10年前的可交互性光线追踪,在GPU上用低采样率得到结果,然后后处理做一次降噪(CUDA + OptiX):

参考资料

  • GAMES202: 高质量实时渲染 (ucsb.edu)