https://github.com/blurgyy/rwwtt
Rendering 🍦 with two triangles
https://github.com/blurgyy/rwwtt
glsl sdf shader vulkan
Last synced: over 1 year ago
JSON representation
Rendering 🍦 with two triangles
- Host: GitHub
- URL: https://github.com/blurgyy/rwwtt
- Owner: blurgyy
- Created: 2020-05-09T20:30:10.000Z (about 6 years ago)
- Default Branch: rwwtt
- Last Pushed: 2020-05-25T16:02:42.000Z (about 6 years ago)
- Last Synced: 2025-01-13T10:51:11.848Z (over 1 year ago)
- Topics: glsl, sdf, shader, vulkan
- Language: C++
- Homepage:
- Size: 3.72 MB
- Stars: 2
- Watchers: 2
- Forks: 0
- Open Issues: 0
-
Metadata Files:
- Readme: README.md
Awesome Lists containing this project
README
# Final Project: 用两个三角形渲染世界
演示视频: [`https://blurgy.xyz/cg/demo.mp4`](https://blurgy.xyz/cg/demo.mp4)
presentation 视频: [`https://blurgy.xyz/cg/pre.mp4`](https://blurgy.xyz/cg/pre.mp4)
GitHub: [`https://github.com/Blurgyy/rwwtt`](https://github.com/Blurgyy/rwwtt)
## 使用
1. 在 `/shaders` 目录下执行 `make all` 以编译顶点着色器和片段着色器 (需要安装 GLSL 编译器 `glslc`)
2. **得到编译出的 `/shaders/vert.spv` 和 `/shaders/icecream.spv` 之后**, 回到根目录下执行
```bash
$ mkdir build && cd build
$ cmake .. # 需要 Vulkan 支持
$ make # 编译
$ ./rwwtt # 运行
```
## 说明
- 使用 Vulkan 直接传递两个覆盖整个屏幕的三角形给 vertex shader. 渲染过程全部使用 GLSL 在 fragment shader 中实现.
- 在 Fragment shader 中构造距离场, 然后使用 ray marching 方法渲染场景.
- ray marching 中使用了 adaptive eps, 令固定的 epsilon 乘以当前点与起点之间的距离, 代表 ray marching 走得越远, 则判断与物体相交的条件越宽松.
- 距离场中某一位置 p 的法线方向可以通过计算距离场的梯度方向来估计, 距离场的梯度方向是该点到场景中物体的距离变化最快的方向.
- 根据 ray marching 的特性估计了软阴影, 具体: 从着色点向光源做 ray marching, 在每一步估计一个阴影, 某一步距离附近的物体越近则阴影越黑; 同时在某一步离着色点越远, 该步估计的阴影颜色应越浅, 两个因素结合起来再乘以一个系数 k, 取 ray marching 时估计的最"黑"的阴影作为着色点的阴影颜色. 如果途中打到物体, 则直接返回黑色.
- 根据 ray marching 的特性估计了环境光遮蔽. 具体: 沿表面法向量向外取若干个点 q (5 个), 根据 q 点到世界的距离 d=map(q) 和 q 点到 p 点的距离 h, 就可以估计出点 p 处的环境光遮蔽系数 occ.
- 定义了材质
- 最后添加了反走样 (SSAA 2x).
## 参考资料
- 调用 Vulkan API 的 C++ 代码参考自 [`https://vulkan-tutorial.com/`](https://vulkan-tutorial.com/)
- Fragment shader 中:
- 平滑融合两个形状的函数参考自 [`https://iquilezles.org/www/articles/smin/smin.htm`](https://iquilezles.org/www/articles/smin/smin.htm), 使用了其中提到的多项式型 blend 函数.
- 自己实现的圆台距离场函数因为没有考虑点在内部时的距离, 对圆台求法线时会在侧面出现大量噪点. 修正后的圆台的距离场函数参考自 [`https://iquilezles.org/www/articles/distfunctions/distfunctions.htm`](https://iquilezles.org/www/articles/distfunctions/distfunctions.htm).
- 软阴影的估计方式参考自 [`https://iquilezles.org/www/articles/rmshadows/rmshadows.htm`](https://iquilezles.org/www/articles/rmshadows/rmshadows.htm).
- 环境光遮蔽的估计方式参考自:
- [`https://www.iquilezles.org/www/material/nvscene2008/rwwtt.pdf`](https://www.iquilezles.org/www/material/nvscene2008/rwwtt.pdf) 第 53 页
- [`https://www.shadertoy.com/view/lsKcDD`](https://www.shadertoy.com/view/lsKcDD)
- ray marching 中的 adaptive eps, 使用距离场通过变换生成绕轴对称的物体, 环境光遮蔽等技巧参考自:
- NVScene 2008: Rendering Worlds with Two Triangles: Raytracing on the GPU