文章目录

1 Real-Time High Quality Rendering的含义
- 1.1 Real-Time 实时
- - 1.1.1 Speed 速度
  - 1.1.2 Interactivity 交互性
- 1.2 High Quality 高质量
- 1.3 Rendering 渲染
2 涉及内容
- 2.1 目录
- 2.2 怎么学
- - 理解科学与技术之间的差异
- 2.3 前置
3 Outline
- 3.1 动机
- 3.2 实时渲染的发展史
- 3.3 技术和算法的里程碑

1 Real-Time High Quality Rendering的含义

1.1 Real-Time 实时

实时包含两个含义：速度和交互性。

1.1.1 Speed 速度

对于一般应用，FPS>=30，即称为实时（Real-Time）。
对于AR/VR应用，FPS>=90，称为实时。

Interactive FPS：可以接受的速度（比如玩游戏卡成ppt也是这个层级）。

1.1.2 Interactivity 交互性

要求每帧都能动态生成。

1.2 High Quality 高质量

真实性 Realism: 使用先进的方法使得渲染更加真实
可靠性 Dependability：all-time correctness (exact or approximate),no tolerance to (uncontrollable) failures. 即在实时渲染里对失误容忍度更低。

1.3 Rendering 渲染

将3D场景渲染为2D图像。

2 涉及内容

阴影。
全局光照。
基于物理的着色。
实时光线追踪。

2.1 目录

Shadow and Environment Mapping 实时软阴影的渲染；
Interactive Global Illumination Techniques 环境光照；
Precomputed Radiance Transfer 基于预计算或无预计算的全局光照；
Real-Time Ray Tracing 实时光线追踪
Participating Media Rendering, Image Space Effects, etc.参与介质渲染、图像空间效果等。
Non-Photorealistic Rendering 非真实感渲染
Antialiasing and supersamping 抗锯齿和过采样

2.2 怎么学

理解科学与技术之间的差异

科学!=技术 Science != technology
Science == knowledge
Technology == engineering skills that turn science into product

Real-time rendering = fast & approximate offline rendering + systematic engineering

实时渲染技术，工业界远远领先学术界。

2.3 前置

Games101或其达相关前置知识
基础的微积分知识
基础的OpenGL用法

3 Outline

3.1 动机

计算机图形学能够产生相片级真实感图像，但是很难兼顾速度与质量。准确的算法（离线渲染）是非常慢的。
实时渲染要在合理的近似下，找到能很快的运行且近似的结果。

3.2 实时渲染的发展史

1、20年前，具有简单纹理映射、假阴影的交互式 3D 几何。 (OpenGL, DirectX）

2、10年前

自可编程着色器出现以来的巨大飞跃（2000 年）
复杂的环境光，真实的材质（天鹅绒，缎子，油漆），软阴影。

3、今天

Stunning graphics

实时渲染广泛应用到VR甚至电影中

4、未来
构建真实的世界。

3.3 技术和算法的里程碑

1、可编程图形硬件（shaders）（20年前）

2、预计算的方法（15年前）

预先计算复杂的视觉效果是（部分）。
最小化运行时的渲染成本。
预计算方法的应用：Relighting，Fix geometry Fix viewpoint Dynamically change
lighting。

3、Interactive Ray Tracing（8-10年前：CUDA+OptiX）

硬件发展允许在 GPU 上以低采样率进行光线追踪(~1 samples per pixel (SPP))
后期处理降噪

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