光线追踪

【视频】PowerVR 光线追踪提供实时,逼真的渲染

为全方位发展,Imagination开发了与光线追踪相关的IP,而光线追踪技术一直被认为是计算机图形学中的“圣杯”,其使得超写实光照的开发更加简单明了。

PowerVR 光线追踪提供实时,逼真的渲染

详解PowerVR Wizard架构的光线追踪

作者:Simon Walton

Imagination素以移动设备的芯片IP闻名,如智能手机和平板电脑,并在性能、功率及占用面积方面享有盛誉,且一直保有市场领先地位。为全方位发展,Imagination开发了与光线追踪相关的IP,而光线追踪技术一直被认为是计算机图形学中的“圣杯”,其使得超写实光照的开发更加简单明了。Imagination的PowerVR Wizard GR6500架构是图形处理单元(GPU)的设计,集成了有效功能,使SoC制造商在移动设备内提供光线追踪硬件成为现实。以下是Imagination早前在旧金山2017游戏开发者大会上展示的视频。

使用光线追踪,Unreal引擎创建360°全景图将更加简单

自2015年YouTube引入视频功能以来,360°VR全景视频已成为主打趋势。即使没有VR头盔,它们也能展示独特的如身临其境般的体验。这里,我指的是,具有360°视频功能的摄像机所拍摄的真人电影。实际上,这里的全景是两张360×180的等量矩形2D图片投射到一个概念性的3D球体上。

它们经常被贴上3 D或VR的标签,但这是不准确的。虚拟现实(VR)目前被描述为一个计算机生成的世界,具有某种程度的交互性。不过,对于真人全景图,你只是一个被动的观众,而不是交互式的参与者。由于VR头盔是观看这些360°视频的最佳方式,所以这一点更容易含糊。

有些人也将360°视频看作3D,因为观看者可以通过旋转球体或移动电影设备全方位观看。不能将它们与影院放映或3D电视放映的3D内容混淆,那些内容是戴着特殊的眼镜观看的。平面全景不能提供深度信息。而立体全景确实展示了深度感,但必须使用VR头盔才能观看。

不过,在这两种全景都增加了娱乐价值,旨在给每位观众独特的体验。从计算机生成的动画电影,到待创建结构的架构效果图,其应用的范围十分广泛。

深度探究光线追踪对图像市场的影响

出版物:VRTech
作者:PVR演示工程主要应用工程师Mathieu Einig

对于那些想要获得现实感的艺术家或开发人员而言,一款可以模拟光在场景中发生相互作用(即光反射、光吸收、光折射等)的渲染器(具有创建视觉效果的功能)十分重要。这就需要在处理每个像素时,对场景有一个全方位的了解,这里不是指最常见的渲染技术,而是需要实时的光栅化渲染器。

例如,在光栅化中渲染像素时,以下数据可用:
• 单点表面数据 (如,点的位置、颜色)
• 一些通用的全局值(如,3个最近的光源位置、当前时间、摄像机方向)
• 一些纹理

但仅有这些可用的数据,我们会发现,评估光线如何在场景中折返仍是非常困难。有一些方法可以评估近似的值,但却往往相当低效,且渲染质量差,经常让最终用户很失望 (近似值使用的无效方法降低了帧率)。同时,这个方法错综复杂,让开发人员十分为难。

光线追踪:影响图像市场

PowerVR光线追踪在Unity 5中提供交互式光照贴图编辑

去年,我们推出了一系列PowerVR光线追踪的演示,其设计旨在显著改善实时和离线渲染的美感。其中,有一个不错的案例是将交互光照贴图功能嵌入在即将发布的 Unity 5升级版中。尽管Imagination主要是给芯片厂商授权硬件GPU IP,但通过在CPU上使用光线追踪技术,我们同样也支持Unity的“一次写入四处运行”理念。即使通用的CPU性能有限,交互式光线追踪仍是为游戏玩家带来前所未有的质感和快速反馈体验的关键。

这种方法使开发人员能够加速光烘焙过程,并在游戏过程中,获得光照贴图将呈现何种状态的交互式反馈信息。

即将发布的Unity 5光照贴图功能使用了PowerVR光线追踪,以用于预烘焙光照。如此一来,开发人员和游戏玩家可以获得无偏差的基于物理的全局光照(GI),以及任何关于场景变化的交互式反馈信息,包括更改材料、几何图形或光照等。

在Imagination PowerVR的核心中,基于光线追踪的光照贴图系统是产品渲染器的核心,其开发已逾18年。它已经在许多好莱坞电影的制作中投入使用,且通过在一些高要求的作品中使用,已积累了丰富的经验。Imagination和Unity的工程师们投入了大量的时间,来确保工作流的无缝集成和质量的完美无暇。

虚幻引擎和光线追踪带来的启示

本篇文章的题目采用的是“启示”而不是“变革”,这是因为移动端的游戏引擎依然在遵循自己的策略慢慢地实现全局光线追踪。移动端游戏社区都想实现光线追踪,但是存在不可抗力的原因:硬件的性能不够,不能满足帧率的要求。因此,Imagination一直在致力优化移动端,并推出了PowerVR光线追踪硬件IP核。

本篇文章主要分为两部分,分别从不同的角度进行阐述。第一部分讨论的是美术相关的问题以及游戏场景资源的生成:几何、颜色、纹理、表面属性和光源。第二部分介绍的是将软件工程集成到虚幻引擎(UE)中来,并采用Imagination PowerVR GR6500硬件平台以及Vulkan驱动中扩展的光线追踪API。

第一部分:美术(游戏美工抱怨:“我只是想让它漂亮些,为什么会变成这样?”)

毫无疑问,游戏制作美工都想要实现光线追踪效果(提供准确的反射、折射和投射阴影的一键式解决方案)。因为这将会使他们将更多的精力放在美学研究方面,而不是专注于游戏资源的适应技巧从而使得游戏场景显得更加的真实。

光线追踪初探

作者:金戈大王 来源:简书

身为一个计算机图形学领域的小白,最近由于课程的缘故学习了一些光线追踪方面的知识,并实现了基本的代码,现在分享给大家。希望读者能从一无所知到稍稍理解光线追踪的原理和意义,我的目的就达到了。

光线追踪的效果是生成一幅与真实世界高度相似的图片,结果如上图:

光线追踪效果

图中包含4个球体、1个正方体和地面。其中,绿球具有光滑表面,可以看到上面反射的其它物体的图案;红球具有光滑表面而且透明,可以透过它看到后面的蓝球;青球、黄色正方体和地面的表面是粗糙的,既没有反射也没有透射。另外,根据阴影的方向可以判断出光源位于屏幕的左上方。

以上就是图中包含的所有信息。接下来,我们将一步步揭开它的神秘面纱。

渲染

全局光照技术进化史1-光线追踪篇

作者: 秦春林
来源: http://weibo.com/ttarticle/p/show?id=2309404038959201170048

本来计划是最近一年专心写书,不要花心思和精力写博客的,因为写一篇优质的博客文章其实也要花费不少的时间构思的:单篇博客虽然文字少但是你可能需要花费更多的精力在有限的篇幅内包括更多上下文信息,以及更精简地组织内容,在我看来它的创作付出不亚于图书内容写作(当然如果作者对自己要求没那么严谨的话可能也没那么严重)。

《游戏引擎全局光照技术》采取了一种新的出版形式,它从写作第一章开始,就积极和社区互动并开始宣传,其方式和游戏发行的思路一致:即在开发阶段不断推出测试版积极和玩家互动,并收集反馈信息进行持续改进。这样做的好处是:读者较早获得试读版的信息,了解和监督了书的写作质量,从而可以做出有效判断是否值得购买,糟糕的图书质量可能在这一阶段就直接被淘汰,甚至失去了出版意义,从而保障读者利益;同时对于作者,我能够持续吸收社区反馈意见以改进内容质量,使图书的质量可以不断地形成增益,好的内容能够被社区传播扩散;这对于读者和作者都是一件共赢的事情。

游戏中的实时光线追踪技术(技巧)

来源:知乎
作者:Math Eye Candy

提到游戏使用的实时渲染,很多人都会觉得光栅化渲染是唯一的方法,而想要在游戏中使用实时的光线追踪,似乎还是遥远的梦想。

虽然整体的光线追踪实时渲染架构以及相关硬件还在试验阶段,但从2016GDC的技术展示来看,游戏开发者在实践中已经找到了不少能利用现有架构实现光线追踪的小技巧,光线追踪技术已经悄悄地开始在游戏开发中发挥作用了。

光线追踪的优点自不用说,容易理解、实现简单、支持体积渲染,况且还有shadertoy上那么多使用光线追踪制作的眩目效果。但问题是光线追踪和现有的游戏引擎架构不统一,而且实时运行的效率不高,如果要做体积渲染还存在如何存储和采样体积数据的问题。

下面的内容会介绍一些在现有游戏引擎里针对这些问题解决方案。

减少计算量

首先光线追踪在实时运行时最大的问题是对PixelShader的压力太大,shadertoy中很多代码都在PixelShader中循环几十上百次,显然在真实开发中很难使用这样的代码。

这里介绍一种使用VertexShader进行光线追踪的思路,以制作实时溶球作为例子。

“OctaneRender 4 原型可在耗电量 2瓦的 PowerVR 光线追踪移动 GPU 内核上达到每秒超过 1 亿条的光线运算 ─ 与OctaneRender 3 中的 GPGPU 运算光线追踪技术相比,每瓦的光线追踪性能增加了十倍”

2016 年 7 月 27 日 ─ Imagination Technologies 和 OTOY 共同发布突破性的硬件加速渲染平台,其中集成了Imagination的PowerVR光线追踪技术以及OTOY即将上市的OctaneRender 4软件,可适用于虚拟现实(VR) 、游戏和电影内容创作。

OctaneRender 4 在 PowerVR Wizard GR6500 光线追踪硬件上运行,能够在完全动态的场景中每秒追踪超过一亿条光线,并能在适应于轻便型手机、VR 及 AR 眼镜的功耗预算内实现。Imagination 指出,这些结果仅是冰山的一角而已,该公司预期,根据目前进行中的功能增强计划,未来还将实现性能大幅度提升。

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