使用圖形處理器即時繪製環境遮蔽

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2011

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在電腦圖學領域,全域照明是使用在3D場景中,增加更真實的光影畫面的一群演算法。其中環境遮蔽演算法近似現實世界中,計算光輻射的一種著色法,可以幫助在不會反射的模型上產生較為真實的光線遮蔽率,效果類似在陰天的場景中,呈現比較柔和的陰影。近年來被廣泛的使用在遊戲與美術領域上。 環境遮蔽最常見的計算方式是使用光線追蹤演算法來實現,但是計算時間相當耗時。2007年Crytek團隊研發SSAO(Screen-Space Ambient Occlusion)演算法使用在遊戲上,這是一種近似環境遮蔽的效果,透過GPU shader產生可接受且即時的畫面,不過品質與速度上仍可以繼續被廣泛研究的方向。 本論文主要討論諸多環境遮蔽演算法,做一份分析報告,從最原始的概念推廣至現代的近似作法。討論之間的品質、取樣方式與效能差異等等演算方式。實作上使用NVIDIA OptiX光線追蹤引擎實作了兩種程式,其一是accumulative ambient occlusion,其二是modern SSAO演算法,有別於deferred shading的做法。事實上,rasterized graphics確實會比光線追蹤法速度快上許多,但是光線追蹤法可呈現更真實的畫面。在未來的3D圖學,隨著計算量更強大的GPU演進,GPU-based光線追蹤將會被廣泛的使用。

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環境遮蔽, 即時繪製光線追蹤, NVIDIA OptiX, 螢幕空間環境遮蔽, ambient occlusion, real-time rendering, NVIDIA OptiX, ray tracing, SSAO

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