dx12学习之旅-

记录一下，第一篇博客2024年7月26日下午。

计划在毕业后从事游戏开发的工作，现在在学习龙书dx12，平时会写一些对龙书内容上的一些理解。在读完全书之后，会考虑进行一次龙书相关的总结，不过这应该要很长一段时间吧。

在写龙书的blog之前，先从games101开始入手。

参考blog:https://www.yuque.com/gaoshanliushui-mbfny/sst4c5/agupih#8af4f8bb

-2.16

05光栅化

三角形?

• 最基础的多边形（其他图形可分解为三角形）

• 为一个平面

• 内外定义清晰

• 定义三个顶点，三角形内可插值

光栅化--Rasterization

采样--Sampling

离散化连续函数



for(int x = 0; x < xmax; ++x)

    output[x] = f(x);

定义一个二元函数--用以判断像素中心点在三角形内



inside(t,x,y) = 1 Point (x,y) in triangle t

                0 otherwise

采样函数



for(int x = 0; x < xmax; ++x)

    for(int y = 0; y < ymax; ++y>)

    image[x][y] = inside(tri,x + 0.5, y+ 0.5);

原理：像素在三角形内



P₂P₀ * P₂Q，P₀P₁ * P₀Q, P₁P₂ * P₁Q符号相同则在内部，否则为外部

Bounding Box



使用一个Bounding Box,对其内部点进行采样，可减少不必要的计算

锯齿

经过上述光栅化，得到图片会发生走样，又称锯齿

反走样则为解决此问题，

06光栅化

反走样



像素值采用均值

Regular Sampling



像素值为纯红色或纯白色

解释



采样前滤除高频滤波，缩小原信号的间隔

计算像素值的均值



 均值即为一个像素点被三角形覆盖的面积

 the average value inside a pixel area of f(x,y) = inside(triangle,x,y)

 is equal to the area of the

 pixel covered by the triangle.

反走样的实现，可以参考MSAA。

MSAA



多重采样MSAA（Multi Sampling Anti-Aliasing）,对任何一个像素点进行平均，可以理解为，像素分解为更小的像素，计算它们中心点在三角形内，得到覆盖率，则可得到像素对应的颜色

一次采样

对像素进行N * N次采样

计算多重采样的均值

采样结果

FXAA



快速近似抗锯齿FXAA（Fast Approximate Anti-Aliasing），与MSAA不同，不增加采样次数，进行采样后，从图像进行，找到三角形的边界，将有锯齿的边界替换，处理很快。

TAA



时间抗锯齿TAA（Temporal Anti-Aliasing），将静态图片在时间上进行采样



缩小 关闭


PERFECT WORLD ARENA


，可以理解为，MSAA像素分解的N个最小像素，在N帧中分别进行采样，每次采样考虑上一帧的结果，又为MSAA对应的样本分布在时间上，

DLSS



深度学习超级采样DLSS（Deep Learning Super Sampling），依赖于深度学习，使用低分辨率图像(比如1080p)生成高分辨率图像(8K)，再把8K图像缩回4K，得到抗锯齿图像，以代替传统的时间抗锯齿等技术。

2.17

07着色

着色的定义：物体应用材质的过程

Inputs

观测方向\(\hat{v}\)

法线\(\hat{n}\)

光照方向\(\hat{l}\)

表面参数（color,shininess）

着色，不会渲染阴影

泛光反射

泛光反射即环境光，

做出假设：任何一个点接受环境光相同，可以得到理想经验模型

K_a--表面对环境光的反射率

I_a--入射环境光的亮度

这个式子与\(\hat{l}\)，\(\hat{n}\)，\(\hat{v}\)无关，可以这个正式理想模型L_a是常数即一个颜色

泛光反射效果图

Diffuse Reflection--漫反射

漫反射是光从一定角度入射之后，从入射点向四面八方反射，且每个不同方向反射的光的强度相等

Lambert’s cosine law --郎伯余弦定律

\(\hat{l}\)和\(\hat{n}\)夹角决定光照强度，光强应乘上\(\cos\theta = l*n\)

Light Falloff --能量衰退定理

点光源，半径越大，能量越小，光强应除上r²

（r为光源到入射点距离）

根据两个理论，可以获得Lambert漫反射模型

k_d-漫反射系数，修改k_d可得到物体表面不同颜色


 -一个vector,表示一个RGB三通道，定义一个颜色


I-入射光强


r-光源到入射点距离


n-法向量方向


l-入射方向


max()-剔除夹角大于90^。的光

式子中没有出现\(\hat{v}\)，也证实了漫反射与观察方向无关。

漫反射效果图