本文僅記述SSDO學(xué)習(xí)筆記！

概述

SSDO Screen-space Direction Occlusion 是對AO的擴(kuò)充，在AO的基礎(chǔ)上，假設(shè)沒有遮蔽的方向有直接入射光，有遮蔽的方向，可能有間接光的反射。

SSAO理論分析

AO：在計算點的周圍進(jìn)行采樣，如果采樣點的深度大于采樣點所對應(yīng)的屏幕空間的深度，則認(rèn)為是沒有光照進(jìn)入，否則我們則認(rèn)為有間接光照，這樣我們就可以對所有采樣方向進(jìn)行積分，計算這一點的光照。

讓我們來看一下如何進(jìn)行計算的：

一切起源于渲染方程，在渲染方程中我們有三項值得注意，入射光，BRDF以及可見度。

然而在實時渲染中，我們有一個偉大的近似公式：

這里需要f(x) 必須要比較光滑。

或者average f(x) in the support of G

那么我們可以依據(jù)這個公式將可見度分離出來，并進(jìn)行積分，注意在AO里面是間接光照，并且是個常數(shù)。

對$cos{\theta }_i\mathrm{d}{\omega }_i$的積分是什么呢？ 對，其實就是算一個投影立體角，即$\pi$。

由此，我們的渲染方程就轉(zhuǎn)變?yōu)?#xff1a;

實則，在這里我們就可以看出來，這還是求解渲染方程，那么就可以理解為屏幕空間的光線追蹤。
在object space進(jìn)行光線追蹤是非常慢的，并且依賴于屏幕的分辨率以及難以理解和計算麻煩。
在屏幕空間計算則非常簡單，不依賴于屏幕分辨率，但不符合物理。
結(jié)果呢：

產(chǎn)生的結(jié)果依賴于采樣，因為我們還是在求解積分，采樣越多，質(zhì)量越好。

需要采樣的位置必須隨機(jī)，指定半徑。

噪點，會產(chǎn)生噪聲，那么我們還需要后期的降噪過濾。

但總之增加了圖像的細(xì)節(jié)，效果還不錯。左邊AO，右邊 no AO。

感謝閆老師的課程。

那么我們在此基礎(chǔ)上來看一看DO吧！

SSDO理論分析

如何重建世界坐標(biāo).

一切來源于渲染方程，討論過AO之后，我們知道了AO假設(shè)未被遮擋的方向有間接光照，那么DO則進(jìn)行大膽假設(shè)：

未被遮擋的地方有直接光照

遮擋住的地方存在間接光照

很重要的一副圖，其中$C$點是直接光照，$A，B，D$點都表示會有間接光照，$B，D$點會有間接光照。

直接光照

是不是很眼熟，對，這時對AO方程的離散化形式，并用作直接光照的計算，讓我們分析一下：

$P$就是我們需要計算的著色點

$L_{in}({\omega }_i)$是從${\omega }_i$方向來的直接光照

由于是屏幕空間所以這里將$f_r({\omega }_i,{\omega }_o,$p$)$假設(shè)為$diffuse$的$BRDF$。

$\Delta \omega$ 則是均勻采樣的立體角 $\Delta \omega =2\pi /N$ ，$N$是采樣數(shù)量 。

因為是離散化形式，那么我們所需的積分變量就不再是單位立體角，而是一個具體的立體角，這里假設(shè)我們是均勻采樣，并且我們不能在離散的計算機(jī)中表達(dá)出連續(xù)量。

間接光照

我們要知道一點的光照強(qiáng)度來源于直接光照和間接光照。
那么對于被遮擋住的間接光照我們怎么計算呢？

對，一切起源于渲染方程，對于間接光，我們則做了一個更大的假設(shè)，假設(shè)每一點都是一個VPL(虛擬點光源)。
讓我們來分析一下不同：

$L_{pixel}$：來源于采樣點所映射到的屏幕點的Radiance，簡單來說就是屏幕像素顏色。

$\rho$與直接光相同，是$albeo$。

$A_s$ 是一塊 sender patch，即發(fā)送光線的虛擬點所占的面積的投影，投影是因為接收點所接收的能量是從來自發(fā)射方的投影，即這是對VPL的修正，因為假設(shè)是均勻采樣故這時一個常數(shù)，即$\pi r^2/N$。可以從下圖理解一下，即從發(fā)射光線的角度去思考。

$d_i^2$ 的理解從下圖理解：即點光源沿著某個方向傳播有著$r^2$的衰減。

$cos{\theta }_{si}$與$cos{\theta }_{ri}$ 則是發(fā)送方的法線和接收方的法線與采樣方向的$cos$值，即光線不可能從采樣點的背面發(fā)送到著色點，也可能與 3. 中的意圖一樣，即著色點會接收垂直于它的所有光線的能量。

至此SSDO的理論全部結(jié)束，通過$L_{dir}$可以算出遮蔽光，$L_{indir}$則可以增加反射光。

注意點

對于這種方法自然是采樣越多效果越好，噪點越少，cost越多。

對于深度的比較，自然需要bias的修正。

對于提升質(zhì)量或者修正錯誤有著Depth Peeling方法。即記錄多層深度法。

Additional Cameras增加多個攝像機(jī)來渲染深度圖，分別進(jìn)行比較。

結(jié)語

SSAO與SSDO都是很不錯的方法對于提升畫面質(zhì)量，很值得我們學(xué)習(xí)！

$對那充滿不安的日子說再見吧，$
$向著未知的夢境之地前行，$
$我想總有一日我會變得更加堅強(qiáng)！$

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的SSDO AO 图像空间的动态全局光照的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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