RayMarching 體積云

1. RayMarching 是一種處理體積物體的方法

2. RayMarching 體積云的制作是基于屏幕后處理

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2. 屏幕空間重建世界坐標(biāo)

   • 目的是把屏幕坐標(biāo)的每一個(gè)像素點(diǎn)轉(zhuǎn)化成Unity世界坐標(biāo)，可以得到射線的方向

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3. 如何在需要渲染的物體或者場(chǎng)景中使用RayMarching？

   • 使用包圍盒

     常見(jiàn)的包圍盒算法

     • Axis-Aligned bounding Box 軸對(duì)齊包圍盒

     • OBB（OrientedboundingBox） 方向包圍盒

     • nvdia 改進(jìn)后的算法

     • 簡(jiǎn)述AABB和OBB的區(qū)別

     • 碰撞檢測(cè)之 AABB 包圍盒

   • 使用包圍盒的目的

     • 判斷 光線 與復(fù)雜的物體相交是一個(gè)比較費(fèi)時(shí)的計(jì)算，當(dāng)我們用一個(gè)包圍盒取包圍它時(shí)，盒子的計(jì)算就會(huì)降低很多時(shí)間

     • 同時(shí)還可以處理不同深度物體的遮擋問(wèn)題（透明物體？）

     • 碰撞算法會(huì)返回 相機(jī)到容器的距離 和 返回光線是否在容器中

       • 此時(shí)我們就可以獲得基礎(chǔ)的步長(zhǎng)，每次步進(jìn)都是密度疊加。

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3. 噪聲采樣

   • Perline噪聲：霧狀層云，但它無(wú)法描述積云中的圓形、波浪狀，也無(wú)法給它們一種隱隱的運(yùn)動(dòng)感

   • Worley噪聲：用于渲染焦散和水的效果

   • 3D 紋理 - Unity 手冊(cè)

   • 3D紋理的采樣坐標(biāo)的原點(diǎn)一般是左下后方

   • 入門圖形學(xué)：Texture3D-CSDN博客

   • 3D貼圖采樣貼圖傳入的是Ray 接觸點(diǎn)，但其是世界坐標(biāo)，需要轉(zhuǎn)換到包圍盒的相對(duì)位置上去

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4，步進(jìn)

簡(jiǎn)而言之就是在接觸點(diǎn)不斷往前，采樣密度疊加，直到脫離包圍盒或者超出最大步長(zhǎng)距離

float  sumDensity  = 0;for (int j = 0; j <32; j++){if (_dstTravelled < dstLimit){rayPos = entryPoint + (worldViewDir * _dstTravelled);sumDensity += pow(sampleDensity(rayPos),5);}_dstTravelled += _rayStep; //向前步進(jìn)
}
return col + sumDensity ;

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5.體積云的光照計(jì)算

6.體積云形狀控制與動(dòng)畫

• 可以參考 GPU Pro 7里面的理論

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8. 優(yōu)化方案

• 分幀渲染

  • 低分辨率上做raymarch計(jì)算，然后通過(guò)多幀來(lái)重建。

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參考鏈接：

RayMarching實(shí)時(shí)體積云渲染入門(上) - 知乎 (zhihu.com)

A Ray-Box Intersection Algorithm and Efficient Dynamic Voxel Rendering (JCGT)

Ray Marching for Dummies

GPU Pro 7——實(shí)時(shí)體積云（翻譯，附Unity工程）-CSDN博客

Unity 官方