计算机图形学--环境光照2

环境光照

如何获取在环境光照下的阴影,在实时渲染中,这是一个非常难的问题。
方法一:我们可以将环境光照的数据,当做很多个光源。这个代价是线性的光源的数量。
方法二:对每一个shading point 做采样,采样数据比较大,而且对visibility的采样很困难。不容易在渲染方程中提取出可见性。计算机图形学--环境光照2_第1张图片计算机图形学--环境光照2_第2张图片

环境光照的阴影----工业界的解决方案

只选择最亮的光源(太阳光)做阴影。
计算机图形学--环境光照2_第3张图片

基础数学知识

傅里叶变换
计算机图形学--环境光照2_第4张图片
空间中的信号变化
右边是频谱:中心部分是低频,周围是高频
计算机图形学--环境光照2_第5张图片
保留低频的部分:低通滤波器
计算机图形学--环境光照2_第6张图片
卷积在时域和频域的区别
时域滤波==频域相乘
计算机图形学--环境光照2_第7张图片
假设前提,2个函数,乘起来,再做积分,就是卷积操作(或者滤波)
由低频信号决定
计算机图形学--环境光照2_第8张图片
基函数的基本概念
把一个函数,描述成为其它函数的线性组合。这个一系列的函数Bi(x)就是基函数。
计算机图形学--环境光照2_第9张图片
在不考虑阴影的情况下,在环境光照中如何计算出shading。
计算机图形学--环境光照2_第10张图片
球谐函数
在三维空间中,任何一个方向,可以用2个参数来描述。我们认为球面上的一个点可以描述一个方向(描述球心到该点的方向)。球谐函数是一系列定义在球面上的二维(θ和φ)函数。每一阶有一些频率,阶越高,描述的频率越高。计算机图形学--环境光照2_第11张图片
基函数的ci怎么计算 计算机图形学--环境光照2_第12张图片
用Spherical Harmonice来描述环境光
类比傅里叶变换,我们将环境光展开为球谐函数。

我们在模糊的环境光上查询结果。 计算机图形学--环境光照2_第13张图片
1.在Diffuse的BRDF下的简化,Diffuse的BRDF类似低通滤波器一样,所有的光照经过BRDF,其实频率已经下来了。
2.将BRDF投影到SH上,其实只需要用到前四阶,后续的高频信号不需要投影了。
计算机图形学--环境光照2_第14张图片
用SH来描述光照,用前三阶就够了(前提,物体是Diffuse,前提需要分析BRDF的频率)
计算机图形学--环境光照2_第15张图片
计算机图形学--环境光照2_第16张图片
计算机图形学--环境光照2_第17张图片
用基函数解决环境光照的渲染
像素相乘计算量过大
计算机图形学--环境光照2_第18张图片

计算机图形学--环境光照2_第19张图片
将光照和其他项目拆分为2部分,任何一个球面函数,场景中物体不运动。light transport 部分也可以写作为球面函数。
计算机图形学--环境光照2_第20张图片
如何将light transport 写成球面函数。如下,最终我们只需要预计算点乘。场景中是不能动的。
计算机图形学--环境光照2_第21张图片
SH的性质
一个基函数的旋转,可以用同阶的函数描述。
计算机图形学--环境光照2_第22张图片
正交性质,投影到任意一个其他基函数都是0,投影到自己是1.
计算机图形学--环境光照2_第23张图片

SH描述的函数,阶数和原始函数的对应。
计算机图形学--环境光照2_第24张图片
将光照写成向量
计算机图形学--环境光照2_第25张图片
计算机图形学--环境光照2_第26张图片
计算机图形学--环境光照2_第27张图片
计算机图形学--环境光照2_第28张图片
计算机图形学--环境光照2_第29张图片
计算机图形学--环境光照2_第30张图片
如何处理Glossy的物体,显示的状态和入射光的角度相关。将T(o)投影到SH上,不同的入射角有不同的T(o).
计算机图形学--环境光照2_第31张图片
计算机图形学--环境光照2_第32张图片
Glossy 物体渲染的效果
计算机图形学--环境光照2_第33张图片
计算机图形学--环境光照2_第34张图片
SH对于高频的描述很不好用,需要更高的阶数。
计算机图形学--环境光照2_第35张图片
后续研究工作需要解决的问题
计算机图形学--环境光照2_第36张图片
其他类型的基函数
计算机图形学--环境光照2_第37张图片
定义在一个图像块上
计算机图形学--环境光照2_第38张图片
计算机图形学--环境光照2_第39张图片
1.低频在左上角,可以看到高频的信号挺少的。
计算机图形学--环境光照2_第40张图片
计算机图形学--环境光照2_第41张图片
小波不支持快速的旋转

截图和公式来源闫令琪老师games202课程
感谢闫令琪老师为我们带来这么精彩的图形学课程
https://www.bilibili.com/video/BV1YK4y1T7yY?p=4&spm_id_from=pageDriver

你可能感兴趣的:(计算机图形学,我的原创内容,深度学习,计算机视觉,算法)