Games202高质量实时渲染_lecture11_Real-Time Physically Based Rendering 2

1 shading with microfacet BRDF under polygonal lighting

在多边形光照下的微表面brdf的着色问题。
Linearly transformed cosines(LTC)线性变换

lobe 花瓣的意思–2d slides
BRDF 是二维的。

将2D的BRDF lobe通过线性变换可以转换成cosines.
好处：将任意的BRDF lobe,在任意的多边形光源的shading的这么一个问题，转化成了在一个固定的cosin下，对任意的多边形光源进行积分的问题。这个积分是由解析解的。


LTC方法总结：
即变化BRDF,又变化光源的问题，通过变换变成固定BRDF,变化不同的光源。

2 Disney Principled BRDF

1 motivation

1. 微表面模型不擅长表示真实的模型。测量出来的材质无法表示。
2. 刷漆的桌子（清漆），不吸收光，会形成高光，低下又有diffuse，对于微表面无法解释。
3. 对于艺术家来说，微表面模型不好用。

2 什么原则？

BRDF看起来真实。
越少的参数越好。
参数可以在一定的范围内调节。
允许有些值可以小于0或者大于1。
所有的参数可以组合到一块。

3 效果

以上参数：
subsurface：次表面反射，光线能够进入物体，并且从另外一个方向打出去。把他弄成一个brdf，就是对此表面的近似。比diffuse还要平的效果。值越大越平。
metalic: 金属性。值越大越像金属。
specular：镜面反射的效果,值越大反射越大。
speclarTint：镜面反射反射出的颜色。值越小，越偏白。越大，越接近原来的颜色；
roughness：粗糙程度。最不粗糙，所有东西都可以镜面反射。最粗糙，就是没有镜面反射。
anisotropic：材质的各向异性程度。被刷过一样，值越大各向异性越强。
sheen: 天鹅绒，垂直的表面长出绒毛，最直接的效果就是在grazy angle上有一种雾化的效果。学术界不用，工业界非常常用。
sheenTint：希望雾化的效果是偏白，还是变向于你定义的颜色。值越小，越偏白。
clearcoat：透明的层，表面刷了一层东西，值越小，没有一层，右边有。
clearGloss：涂 的清漆表面上层是镜面就是右边的效果，如果值越小，有种磨砂的感觉。

sheenTint本身就是在sheen最大化的基础上调节sheenTint效果。

以上所有的brdf都可以进行混合，有很强大的表示。
有些效果会重合。
参数空间越大，越会造成冗余。

4 优势和劣势

优势：

1. 容易理解，
2. 用一个模型表示很多材质
3. 实现非常复杂。通过拟合pbr的一些材质
4. 并不是基于物理的，但是不是什么问题。学术界和工业界的差别。
5. 巨大的参数空间。但是有一些冗余的情况。
   拟合的就是能量守恒。
   不适合实时渲染；

3 Non-photorealistic rendering(NPR)

风格化！

实时渲染中NPR意味着：快速和可靠。
对于神经网络的npr方法都没有用到实时渲染中，就是应为他们不满足其中一个调节。
npr一定是轻量级的。

1 Photorealistic rendering

右边的图：
这张脸：一边是脸和一边是照片。已经没有正在的答案了。

2 NPR

1 目标

从真实的渲染的结果出发，把真实的渲染结果变成NPR;

2 应用

艺术，可视化，说明书，教育，娱乐，游戏，动漫。

游戏，动漫

3 风格化

看起来简化了很多东西。

轮廓。

4 outline rendering

1 outline

轮廓，
折痕，
材质的边界，
silhouette 边界：由多个面共享的，同时是物体的外边界。
s是c的子集。

我要对物体描边，你得告诉我什么叫边。

2 shading

silhouette 边：你观察的方向和他的法线几乎垂直的时候，当前这个点就在silhouette 边上。可以设置一个阈值。
问题：但是不同的位置，你描出的线粗线不一样。法线变化平缓的地方会比较粗。法线变化激烈的地方，会比较细。

3 Geometry

将原来的几何模型放大一圈。然后新的模型放到原来模型的后面，新的模型（大的）渲染成黑色的。直接做出了一个描边的效果。

实现：
渲染的时候我们是知道哪些面是正向的，哪些面试负向的。
被模型的背面的面扩大一圈，把这个面渲染成黑色的，就可以了，不需要再造一个了。
可以沿着顶点的法线扩大一圈。

4 Image

Sobel detector;
锐化；

5 color blocks 色块

阈值化方式

quantization；数字化。

不同的部分不同的风格：

**

6 Strokes surface Stylization素描

素描的效果
通过格子的密度；
不同的格子间还要连续。

设计不同密度的纹理。

Mipmap并没有改变其密度。

3 总结

NPR 是艺术驱动！
将艺术家的需求反应到渲染insights
交流很重要。


npr，抽象；
全局光照也需要风格化。
npr和pbr不能割裂开来看。

4 视频

https://www.bilibili.com/video/BV1YK4y1T7yY?p=11