總結和提煉哪個在前第1篇總結和提煉哪個在前第1篇首先，把在頂點上的水深度作為一個輸入參數，這樣，在著色器碰到岸邊這樣的微妙區域時，便可以自動進行校正。

因為水的高度需要計算，所以頂點位置的z分量就沒什么用了。雖然我們可以利用這點來壓縮頂點的數據量，但是選擇把水深度編碼在z分量中，是一個更好的選擇。

更確切地說，就是把水體底部的高度放在頂點的z分量中，作為常數帶入水的高度表中，這樣通過相減，即可得到水深度。而同樣，這里假定了一個恒定高度的水位表（constant-heightwatertable）。

我們也使用水深度來控制水的不透明度、反射強度和幾何波振幅。簡單來說，即水淺的地方顏色淺，水深的地方顏色深。有了適當的水深度，也就可以去光的傳播效果進行更完善的建模。

總結和提煉哪個在前第2篇使用變形目標（MorphTarget）是表現復雜網格變形的常用方法。NVIDIADemo團隊使用此技術創建的Zoltar等Demo從每秒插值30個網格開始，然后基于累計誤差方案（AccumulatedErrorScheme）去除關鍵幀。使得我們能夠縮小文件并減少存儲空間，最多可以將三分之二的原始關鍵幀，同時幾乎不會出現可見的失真。在這種類型的網格插值中，任何給定時間中只有兩個插值關鍵幀處于激活狀態，而且他們是連續地執行的。另外，變形目標可以并行使用。

原文也中對變形目標（MorphTarget）的具體實現進行了論述。

而蒙皮（Skinning）是一種網格變形方法，對網格中的每個頂點指定一組帶有權重的矩陣（權重最大可增加到）。權重指明矩陣應該如何約束頂點。

為一個網格蒙皮做準備，通常要為網格創建一個中間狀態，叫做綁定姿勢（BindPose），這個姿勢保持胳膊和腿略微分開，并且盡可能避免彎曲。

總結和提煉哪個在前第3篇陰影渲染（ShadowRendering）

陰影貼圖（ShadowMapping）

模板陰影（stencilshadows）/陰影體（Shadowvolume）

全方位陰影映射（OmnidirectionalShadowMapping）

TheEnd.

下次更新，《GPUGems1》全書核心內容提煉總結·下篇，再見。

Withbestwishes.

總結和提煉哪個在前第4篇首先，這篇文章也談到了在實時計算機圖形學中產生可見陰影的兩個流行方法是：

模板陰影（StencilShadows，也被稱ShadowVolume，陰影體）作在《Doom3》中有所應用，優點是得到大量的GPU支持、獨立于光源的種類、產生的陰影質量很高。但缺點是嚴重依賴于CPU，只能產生清晰的影子，需要很高的填充率，而且不能與硬件（hardware-tessellated）的表面一起使用。

陰影貼圖（ShadowMapping,也譯作陰影映射）由LanceWilliams于1978年引入計算機圖形學，文章發布當時多數好萊塢電影都在使用這個方法，包括計算機渲染和特效。為了計算陰影，陰影映射在場景幾何體上投射特殊的動態創建的紋理。它可以渲染清晰和模糊的影子，以及由不同類型的光源產生的陰影，它還可以與硬件鑲嵌的表面以及GPU動畫的網格（例如蒙皮網格）一起使用。

該文章主要介紹了全方位陰影貼圖（OmnidirectionalShadowMapping）方法，該方法有兩個主要步驟：

在創建階段，對所有把陰影投射到陰影貼圖紋理上的物體，渲染它們到光源的距離的平方。而在投射結算，渲染所有接受陰影的物體，并比較所渲染的像素到光源的距離的平方。以下為全方位陰影映射算法的偽代碼：

總結和提煉哪個在前第5篇為了讓每篇文章的干貨更足，內容更加詳實，本文與后續文章的的寫作風格與文章結構，將在系列文章開篇中的規劃的寫作風格的基礎上，做一些微調。

具體是將每篇需要提煉的章節內容分為兩大部分：

其中，主核心內容，將選取大家最感興趣、最有提煉價值的渲染相關的內容，會用更加詳細的篇幅進行提煉總結。每章主核心內容將包含五個部分：

而次核心內容，則會用更加精煉的篇幅進行總結。每部分將包含：

總結和提煉哪個在前第6篇DawnDemo中，毫無懸念地使用頂點著色器和像素著色器進行光照處理，頂點shader的主要功能是將坐標轉換到投影空間，并執行那些不能在像素著色器中執行的數學運算。

采用單通道（one-pass）的光照解決方案，不需要另外其他的通道渲染，或alpha混合來創建皮膚表面。

文中提供了完整的頂點Shader和像素Shader的源代碼，這里因為篇幅原因不再贅述，具體可以參考原文（PS:上文有貼出Web版的英文全書原文的鏈接）。

總結和提煉哪個在前第7篇因為我們的表面有定義明確的函數，所以可以直接計算任意給定點處的曲面方向，而不是依賴于有限差分技術。

副法線（Binormal）B和正切矢量T分別是x和y方向上的偏導數。對于2D水平面中的任意點（x，y），表面上的三維位置P為：

求副法線（Binormal）B方向，即對上式對x方向求偏導。而求正切矢量T方向，即對上式對y方向求偏導。

而法線N由副法線B和切線T的叉積給出：

總結和提煉哪個在前第8篇Example7-1.頂點著色器框架（FrameworkintheVertexShader）

Example7-2.對每草叢草體的動畫的實現Shader代碼（CodeforAnimationperClusterofGrassObjects）

Example7-3.每頂點動畫實現Shader代碼（CodeforAnimationperVertex）

Example7-4.每草體的動畫實現Shader代碼（CodeforAnimationperGrassObject）

總結和提煉哪個在前第9篇什么是衍射（Diffraction）？

小尺度的表面細節引起反射波彼此干擾，這個現象就是衍射。

首先，計算機繪圖的大多數表面反射模型都忽略自然光的波動效果。當表面的細節比光的波長（約1um）大許多時，不存在問題。但對于小尺寸的細節，例如一個光盤的表面，波效應就不能忽略了。所以，對于小尺度的表面細節引起反射波彼此干擾的現象，即為衍射。

衍射使這些表面的反射光呈現五彩繽紛的圖案，由光盤的精細反射可以看到這一現象。

衍射的實現，可以在Shader的頂點著色器上，也可以在片元著色器上，且實現可以在任何網格上進行，只需提供一個“切線向量”，和每頂點的法線及位置。而切線向量提供表面上窄條帶的局部方向。對于一個光盤，其為軌道的方向，如下圖。

對應給定衍射波長的顏色，可以使用簡單近似的彩虹貼圖。貼圖從紫到紅排列，而且提供彩虹的大部分顏色，用三個理想凹凸函數（峰值分別在藍、綠和紅的區域）簡單混合而成。

而最終的衍射顏色是彩色的衍射圖案和各項異性高光的簡單相加的和。

總結和提煉哪個在前第10篇需要對下圖所示的方向波或圓形波進行選擇。

對于兩種類型的波，視覺特性和復雜性都是由干涉條紋引起的。

方向波需要的頂點shader處理指令較少，但是究竟選擇何種波需要取決于模擬的場景。對于大的水體，方向波往往更好，因為它們是風吹動產生的波較好的模型。對于較小的池塘的水，產生波的原因不是由于風，而是諸如例如瀑布，水中的魚，圓形波則更好一些。對于方向波，波的方向是在風向的一定范圍內任意繪制的；對于圓形波，波中心是在某些限定的范圍內任意繪制的。

總結和提煉哪個在前第11篇陰影貼圖（ShadowMap，又譯作陰影映射）是渲染陰影的常見方法，也是渲染陰影領域的兩大流派之一，但是它存在走樣的問題。通常使用高分率的陰影貼圖和增加陰影貼圖的分辨率來反走樣，也就是使用Stamminger和Drettakis2002年提出的“透視陰影貼圖（perspectiveshadowmaps）”技術。但是，當光與表面接近于平行的時候，使用“透視陰影貼圖”技術和增加陰影貼圖分辨率就不起作用了，因為放大的倍數接近于無窮大。

高端渲染軟件使用“臨近的百分比過濾（Percentage-CloserFiltering,PCF）”技術解決走樣問題。最初的PCF算法由Reeves等人1987年提出。其計算的是靠近光源表面的百分比，而不是在陰影中表面的百分比，具體是多次比較陰影貼圖的每個像素，求其平均值。

且文中對傳統的PCF算法做了改進，不再計算陰影貼圖空間中被遮擋的區域，只是簡單地在各處使用一個4x4個texel（紋素）的樣本塊。這個塊應該大到能夠有效地減少走樣，但是不能達到要求大量樣本和隨機取樣的程度。如下圖。

可以看到3幅圖中的顯示效果區別很明顯，圖（c）中每像素取16個樣本，效果最為出色，達到了反走樣的預期。

總結和提煉哪個在前第12篇關于草地的動畫，基本思想是以三角函數（尤其是正弦和余弦）為基礎進行計算，且計算應該考慮到移動的位置和當前時間、風向和強度。

以基本思想為基礎，實現起來有幾種方法：

1）每草叢草體的動畫（AnimationperClusterofGrassObjects）

2）每頂點的動畫（AnimationperVertex）

3）每草體的動畫（AnimationperGrassObject）

三種方法各有優缺點，而文中都給出了具體算法步驟和實現的Shader源碼，這里因為篇幅原因，便不展開分析了，具體可以參閱原文。

最終可以實現的渲染效果。

總結和提煉哪個在前第13篇皮膚不像大多數在計算機渲染中建模的表面，因為它是由半透明的表皮、真皮和皮下組織等數層構成的。這可以用次表面散射來模擬。這種現象很普遍，當在太陽面前向上舉起手，就能看到穿過皮膚的桔紅色的光。

皮膚下的散射在所有的角度上顯現皮膚形態，使它具有了柔軟的、與眾不同的特征。

在這之前有一些小組嘗試使用多層紋理貼圖來模仿皮膚的復雜性，但一般而言，這個方法比較難管理，美術同學很難通過預想，混合出最終符合預期的效果。

相反，文中使用單張彩色貼圖，通過著色程序來增加色彩的變化。

另外，皮膚具有一些極細微的變化，會影響其反射特性。這對皮膚外觀有微妙的影響，特別是當光線直接與相機位置相反時，皮膚的表現則是存在邊緣（Edge）與輪廓光照（RimLighting）,這時，需要皮膚輪廓邊緣的光照，或給皮膚邊緣加上光暈。

真正的皮膚具有一些細微的特征，比如汗毛和毛孔能捕捉光線。盡管這些細節用于顯式地建模是太不明顯了，但我們還是希望得到一個合適、整體更逼真的皮膚渲染外觀。在特寫時，可以增加凹凸貼圖，提供一些額外的細節，特別是一些小的皺紋。但需要注意，我們想要的是柔軟的皮膚外觀，而不是光閃閃的油膩的塑料。另外，凹凸貼圖通常只需靜距離特寫時才可見。

我們可以通過建模來近似這兩個著色屬性，建模可以是基于表面法線的簡單公式，或者是基于光線或視線矢量的簡單公式。

通過認識，我們可以將上述兩種渲染特性（次表面散射和邊緣光照），建模為基于表面法線和照明或觀察向量的簡單公式，從而近似出兩種著色屬性。尤其是沿著Dawn的輪廓邊緣，對她身后的光線取樣，按照觀察向量的索引，讓“穿過”Dawn的光與她的基礎皮膚色調混合，從而創建次表面散射和邊緣光照的著色效果。尤其是背景圖中更加明亮的區域。如下圖。

總結和提煉哪個在前第14篇首先，噪聲函數的目的，是在三維空間中提供一種可以有效率地實現、可重復，偽隨機的信號。其信號的能帶有限（band-limited），大部分能量集中在一個空間頻率附近，而視覺上是各向同性（isotropic）的，統計上不隨旋轉變化。

一般的想法是創建某種信號，類似于一個完全的隨機信號（即白噪聲），通過低通濾波后，濾除了所有的空間高頻率而變得模糊。有如沙丘你緩慢上升的山包和下落的低谷。

最初的噪聲在1983年實現，1985(Perlin1985)發表，思想是使用埃爾米特-樣條（Hermitespline）插值法等方法實現，原文中對此方法的步驟進行了描述。

這篇文章從兩個方面對最初的噪聲方法的不足進行了改進：

插值的特性以及偽隨機斜率場（fieldofpseudo-randomgradients）的特性。

而另外一個關于噪聲的思路是，用體積噪聲制造程序式紋理（Proceduraltexturingusingvolumetricnoise），這樣可以不創建顯式的紋理圖像，來得到自然的材質。這種方法在當年的大片《指環王》中，已經有了廣泛應用。

總結和提煉哪個在前第15篇當時idsoftware的《Doom3》就是采用陰影體（ShadowVolumes）技術來對陰影進行的渲染。具體思想是在模板（stencil）緩沖標記陰影的像素，把像素分為陰影或照明兩種類型，接著調節負責光照的像素程序，使陰影像素的照明貢獻度為0。

陰影體技術可以為點光源、聚光燈和方向光源創建清晰的、逐像素進度的陰影。單個物體可以被多個光源照亮，而且光有任意顏色和衰減度。陰影從三角形網格投射到深度緩沖區上。這意味著被遮擋的物體，可以是帶有深度緩沖區的網格、公告板、粒子系統或預先渲染的場景。

較其他運算相比，陰影體可以更好地處理許多制作困難的陰影場景，如一個插在萬圣節南瓜燈內部的光源。

陰影體的缺點是對那些沒能正確表達自身形狀的網格的陰影表達效果并不理想。如一些帶透明區域的公告板，粒子系統，或帶alpha粗糙度的紋理網格（如一片樹葉）。這些投影體基于他們的真實網格產生陰影，陰影與物體的真實形狀并不匹配。而陰影體的另一個缺點是對帶裂縫的網格支持不太好。文中也表示，當時陰影體運行的理想場景是頂部俯視。

總之，這篇文章對McGuire等人2003年提出的方法進行了很好的描述、分析與實踐。而在這篇文章發出之后的若干年，陰影體技術得到了各種進一步地優化與改進。

總結和提煉哪個在前第16篇首先文章嘗試了兩個方案：

完全程序化的火焰（fullyproceduralflames）和屏幕空間基于變形的二維火焰（screen-space2Ddistortion-basedflames.），經過試驗都未達預期。

于是改采用視頻紋理精靈（video-texturedsprites），最終達到預期，并實現出了逼真的火焰，且占用很少的GPU資源。

其中，煙的生成使用粒子系統創建一個煙霧生成器。而所需的光照可以采用不同的技術達到，如光線投射。

而火焰和煙的混合，比較常規地使用相加混合（additiveblending）。

關于使火焰增加多樣性，文中使用了水平和垂直翻轉（沿著u和v軸）。而使用任意旋轉可以更加具表現力。

總結和提煉哪個在前第17篇Example3-1.