難得有聊rendering的文章就來湊個熱鬧，補充一下global illumination的部分 小弟不是業界人士所以資訊可能跟業界有點差距，還請各位大大指正 關於GI的基礎可以聽聽John Carmack的talk，我覺得講得滿清楚 https://www.youtube.com/watch?v=MG4QuTe8aUw 在早期real-time GI只存在在場景的靜態物件之中，最常用的方法就是lightmap， lightmap其實就是一張texture，把需要算很久的GI資訊先在offline算好存在texture 裡面，再貼到場景中，前文提到的ambient occlusion也可以用lightmap實現， 把物件的occlusion rate先算好再存到texture裡面貼上去就可以了 用texture存lighting的缺點就是沒有方向的資訊，所以當環境光或光源位置一改變， 所有東西就白算了，一個改進這個缺點的方法叫做PRT(Precomputed Radiance Transfer) ，PRT的基本idea就是把lighting的方向資訊用某種方式壓縮在vertex上面，最早被用來 壓縮的方法叫做Spherical Harmonics，SH簡單來說就是球面上的Fourier basis(傅立葉 基底)，可以有效的壓縮低頻的lighting資訊 之後在學術界裡也有許多人嘗試使用其他的basis function來做一樣的事，像是Wavelet (小波)、Spherical Gaussian，甚至Neural Network類神經網路也有人試過 (可以看看這篇paper的video, 結果很驚人 http://www.renpr.info/project/ShadeBot.htm ) 不過就我所知業界比較常用的還是Spherical Harmonics 儘管PRT已經發展到camera可以動，材質可以變，光源可以變，他還是只能應用在靜態的 場景上，而且他前處理所需要的時間也是變態長(一個小規模的場景可能就要花上幾天)， 所以慢慢的大家就轉換到前文提到的screen-space method上，screen-space method就是 想辦法利用畫面上已經render好，但是沒有GI的其他pixel，去猜出想算GI的pixel的顏色 ，這類方法因為跟deferred shading相性極好(都需要算G-buffer)，所以好像在業界造成 一股風潮，但很明顯的他的缺點就是camera沒看到的資訊他也找不到，所以會有一些奇怪 的artifact，尤其是在camera移動的時候 除了上面提到的方法以外還有一種方法叫做voxel-based，顧名思義他會把場景簡化成 一格一格的voxel，然後用這些voxel去逼近光的分布來計算GI 我認為這才是real-time GI的state of the art，voxel-based最早應該也是出現在 CryEngine上面，不過他的名字叫做LPV(Light Propagation Volume)，Unreal Engine也不落人後，在UE4加入了voxel-based GI(但好像又被拿掉了...) voxel最近在real-time rendering也是滿熱門的議題，主要是因為id software發展出了 一種新的資料結構叫做Sparse Voxel Octree(SVO)，可以有效的壓縮voxel，最主要的 應用是拿來存非常大的terrain，但是他的一個附加的好處就是可以跟上面的voxel-based GI結合，最近學術界的研究也讓他可以取代shadow volume算出非常精細的影子 http://www.cse.chalmers.se/~kampe/compactPrecomputedVoxelizedShadows.pdf 除了物體表面以外，霧之類的空氣中的粒子也是個重要的topic， 這種現象我們叫做volumetric scattering/participating media，Assasin's Creed 4 在這方面好像下了很大的功夫，不過我不知道他們是用什麼方法XD 最後，最近real-time rendering界最熱門的話題應該是所謂的phsyically-based rendering，意思是說我們不想要再用Phong shading這種ad-hoc的材質模型， 他不但不是基於物理原理，能量也不守恒，所以在不同的光照環境下可能會忽亮忽暗 遵循物理定理的模型在圖學裡面最有名的應該是所謂的microfacet model，是pixar 的Rob Cook和一位物質學家Kenneth Torrance合作發明的 邊打邊想大概就想到這些，其實也不知道是要給誰看的，只是看到有人在聊graphics 就很興奮打了一堆，如果浪費到大家時間還請見諒喔 --

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