The Rendering Equation
Challenges
Visibility to Lights 阴影问题，如何获得任何方向的radiance
Light Source Complexity 光源的复杂程度
Integral Efficiently 积分效率
Any matter will be light source 光源可以反弹
Simple Light Solution
环境光+主光+环境光贴图
漫反射+高光+环境 = Blinn-Phone
- 问题是能量不守恒（或者说保守）
Shadow Map：光源看不到的地方就是阴影，将摄像机放在光源的位置，记录下一张深度图，也就是记录 从图片中每个像素打出的光线 到对应物体的 最小深度是多少，之后在摄像机原本的位置观察，对比 此时每个像素打出的视线 到对应物体的位置相对于光源视角的深度和深度图对应像素的深度，如果比深度图位置深度大，说明光源看不到，就是阴影
Pre-computer Global Illumination
- 预计算
Spherical Harmonics函数
- 压缩光场
SH Lightmap：Precomputer GI
Lightmap：
优点：运行时效率快，产生很细节很微妙的效果
缺点：烘焙时间很长（lightmap farm），只能处理静态光，贴图太大占内存
Light Probes+Reflection Probes
在场景中撒很多点，对每个probe采样广场
优点：处理静态和动态光源，运行时效率高，处理漫反射和镜面发射
缺点：做不到lightmap那种细节
Physical-Based Material
Microfacet Theory
一个表面就是有无数个反射，能弹多少，体现在法线的分布，金属没有能力捕获光子，非金属有能力捕获光子，一部分光子会进入物体反弹几次
BRDF：ggx
漫反射+CookTorrance（DFG）
D：法线分布方程D_ggx符合光的表达，光线过渡更加柔和；Roughness表示法线的分布
F：fresnel Equation菲涅尔效果
G：自遮挡
PBR Specular Glossiness
- Diffuse + Specular + Glossiness
PBR Metallic Roughness
Base Color + Roughness + Metallic
比SG模型更容易控制
缺点就是非金属和金属之间的过渡会产生白边
Image-Based Lighting(IBL)
Diffuse Irradiance Map：预先计算好diffuse卷积的结果储存在图中
Specular Approximation：specular使用split sum进行估计，就是把三个方程相乘的积分估计成三个方程分别自己积分最后相乘
不同粗糙度积分不同，将不同粗糙度的结果存在不同的mip map中，根据roughness去查询
Classic Shadow Solution
Cascade Shadow：层级阴影
不同层级之间要做插值
优点就是快、效果好、走样少
缺点：不能生成高分辨率的区域shadow，没有彩色阴影，半透明表面投射出不透明的阴影
PCF Percentage Closer Filter
- 用滤波的方法做软阴影
PCSS Percentage Closer Soft Shadow
Variance Soft Shadow Map
Summary of Popular AAA Rendering
Lightmap + Lightprobe
PBR + IBL
Cascade shadow + VSSM
Modern Wave
Real Time Ray-Tracing on GPU
Real Time Global Illumination
Screen-space GI
SDF Based GI
Voxel-Based GI
RSM/RTX GI
More Complex Material Model
BSDF
BSSRDF
Virtual Shadow Maps
Shader Management
- Uber Shader and Variants：自动编译所有shader组合
Close Platform Shader Complie
