GPU精華：實(shí)時(shí)圖形編程的技術(shù)、技巧、和技藝

第l部分自然效果
簡介
第1章用物理模型進(jìn)行高效的水模擬
1.1目標(biāo)和范圍
1.2正弦近似值的加和
1.2.1波的選擇
1.2.2法線和切線
1.2.3)L何波
1.2.4紋理波
1.3編輯
1.3.1深度的使用
1.3.2重載
1.3.3邊長的過濾
l.3.4紋理坐標(biāo)
1.4運(yùn)行時(shí)的處理
1.4.1凹凸環(huán)境映射參數(shù)
1.4.2頂點(diǎn)和像素的處理
1.5小結(jié)
1.6參考文獻(xiàn)
第2章水刻蝕的渲染
2.1引言
2.2刻蝕的計(jì)算
2.3方法
2.4使用OpenGL實(shí)現(xiàn)
2.5使用高級(jí)著色語言實(shí)現(xiàn)
2.6小結(jié)
2.7參考文獻(xiàn)
第3章Dawn演示中的皮膚
3.1引言
3.2皮膚著色
3.3場(chǎng)景的照明
3.3.1高動(dòng)態(tài)范圍的環(huán)境
3.3.2遮擋
3.4皮膚如何對(duì)光進(jìn)行響應(yīng)
3.5實(shí)現(xiàn)
3.5.1頂點(diǎn)Shader
3.5.2像素Shader
3.6小結(jié)
3.7參考文獻(xiàn)
第4章Dawn演示中的動(dòng)畫
4.1髑食
4.2網(wǎng)格的動(dòng)畫
4.3變形網(wǎng)格對(duì)象
4.3.1高級(jí)語言中的變形網(wǎng)格對(duì)象
4.3.2變形網(wǎng)格對(duì)象的實(shí)現(xiàn)
4.4蒙皮
4.5小結(jié)
4.6參考文獻(xiàn)
第5章改良的Perlin噪聲的實(shí)現(xiàn)
5.1噪聲函數(shù)
5.2最初的實(shí)現(xiàn)
5.3最初實(shí)現(xiàn)的缺點(diǎn)
5.4對(duì)噪聲函數(shù)的改進(jìn)
5.5如何在像素shader中產(chǎn)生好的假噪聲
5.6不考慮相鄰頂點(diǎn)制作凹凸貼圖
5.7小結(jié)
5.8參考文獻(xiàn)
第6章Vulcan演示中的火
6.1創(chuàng)建逼真的火焰
6.2動(dòng)畫精靈的實(shí)現(xiàn)
6.2.1火焰和煙的動(dòng)畫
6.2.2使火焰增加多樣性
6.2.3動(dòng)畫的存儲(chǔ)
6.2.4火焰和煙的混合
6.3粒子運(yùn)動(dòng)
6.4性能
6.4.1層次合成
6.4.2 定制的精靈
6.5渲染后的效果
6.5.1輝光
6.5.2熱微光
6.5.3粒
6.5.4最終的程序
6.6小結(jié)
第7章無數(shù)波動(dòng)草葉的渲染
7.1引言
7.2概述
7.3草體的準(zhǔn)備
7.3.1草的紋理
7.3.2草體
7.4動(dòng)畫
7.4.1一般思路
7.4.2每叢草體的動(dòng)畫
7.4.3每個(gè)頂點(diǎn)的動(dòng)畫
7.4.4每個(gè)草體的動(dòng)畫
7.5小結(jié)
7.6參考文獻(xiàn)
第8章衍射的模擬
8.1什么是衍射
8.1.1波動(dòng)光學(xué)
8.1.2衍射的物理學(xué)
8.2實(shí)現(xiàn)
8.3結(jié)果
8.4小結(jié)
8.5參考文獻(xiàn)
第2部分光照和陰影
簡介
第9章有效的陰影體渲染
9.1引言
9.2程序結(jié)構(gòu)
9.2.1多遍渲染
9.2.2頂點(diǎn)緩沖器結(jié)構(gòu)
9.2.3在無限遠(yuǎn)處工作
9.3詳細(xì)的討論
9.3.1數(shù)學(xué)
9.3.2代碼
9.3.3markShadows方法
9.3.4findBackfaces方法
9.3.5亮罩和暗罩
9.3.6側(cè)面
9.4調(diào)試
9.5幾何優(yōu)化
9.5.1方向光
9.5.2點(diǎn)光源和聚光燈
9.5.3剔除陰影體
9.5.4除罩操作
9.6填充率的優(yōu)化
9.6.1有限的體積
9.6.2XY裁剪
9.6.3Z-邊界
9.7將來的陰影
9.8參考文獻(xiàn)
第10章電影級(jí)的光照
10.1引言
10.2直射光照明模型
10.2.1選擇
10.2.2顏色
10.2.3造型
10.2.4陰影
10.2.5紋理
10.2.6結(jié)果
10.3泛光Shade r
10.4性能分析
10.4.1速度
10.4.2開銷
10.4.3優(yōu)化
10.5小結(jié)
10.6參考文獻(xiàn)
第11章陰影貼圖反走樣
11.1引言
11.2靠近的百分比過濾
11.3平滑濾波的實(shí)現(xiàn)
11.4較少地取樣
11.5T作原理
11.6小結(jié)
11.7參考文獻(xiàn)
第12章全方位的陰影映射
12.1引言
12.1.1模板陰影
12.1.2N影映射
12.2陰影映射的算法
12.2.1條件
12.2.2算法
12.2.3紋理格式
12.2.4陰影貼圖的尺寸
12.2.5幾何體的數(shù)值范圍
12.3實(shí)現(xiàn)
12.3.1系統(tǒng)需求
12.3.2資源創(chuàng)建
12.3.3渲染階段l：渲染到陰影貼圖
12.3.4渲染階段2：基本渲染
12.3.5光照計(jì)算
12.3.6陰影的計(jì)算
12.3.7技巧和竅門
12.3.8最終的著色遍(LightingxShadow)
12.4添加模糊的陰影
12.5小結(jié)
12.6參考文獻(xiàn)
第13章使用遮擋區(qū)間映射產(chǎn)生模糊的陰影
13.1加油站
13.2算法
13.3創(chuàng)建映射
13.4渲染
13.5局限性
13.6小結(jié)
13.7參考文獻(xiàn)
第14章透視陰影貼圖
14.1引言
14.2PSM算法的問題
14.2.1虛擬攝像機(jī)
14.2.2光源攝像機(jī)
14.2.3偏置
14.3獲得更好陰影映射的技巧
14.3.I過濾器
14.3.2模糊
14.4結(jié)果
14.5參考文獻(xiàn)
第15章逐像素光照的可見性管理
15.1GPU書中的可見性
15.2批和逐像素光照
15.2.1逐像素光照的例子
15.2.2究竟需要多少j比
15.3作為集合的可見性
15.3.1可見集合
15.3.2光源集合
15.3.3照明集合
15.3.4陰影集合
15.4各集合的生成
15.4.1可見集合的生成
15.4.2光源集合的生成
15.4.3照明集合的生成
15.4.4陰影集合的生成
15.5可見性改善填充率
15.6實(shí)際的應(yīng)用
15.7小結(jié)
15.8參考文獻(xiàn)
第3部分材質(zhì)
簡介
第16章次表面散射的實(shí)時(shí)近似
16.1次表面散射的視覺效果
16.2簡單的散射近似
16.3用深度映射模擬吸收
16.3.1實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)
l6.3.2更精密的散射模型
16.4紋理空間的漫反散
16.5小結(jié)
16.6參考文獻(xiàn)
第17章環(huán)境遮擋.
第18章空間的BRDFs
18.1什么是SBRDF
18.2表達(dá)式的詳述
18.3使用離散光的渲染
18.4使用環(huán)境貼圖的渲染
18.4.1算法.
18.4.2shader代碼
18.5小結(jié)
18.6參考文獻(xiàn)
第19章基于圖像的光照
19.1基于圖像光照的局部化
l9.2]頁點(diǎn)Shader
19.3片元Shader
19.4漫反射IBL
19.5影子
19.6使用局部立方體貼圖作背景
19.7小結(jié)
19.8參考文獻(xiàn)
第20章紋理爆炸
20.1紋理爆炸
20.1.1求單元
20.1.2對(duì)圖像采樣
20.1.3相鄰單元中的圖像
20.1.4圖像優(yōu)先級(jí)
20.1.5程序化圖像
20.1.6圖像的隨機(jī)選擇
20.2技術(shù)上的考慮
20.3高級(jí)特性
20.3.1縮放和轉(zhuǎn)動(dòng)
20.3.2可控的變量密度
20.3.3程序化的3D爆炸
20.3.4隨時(shí)間變化的紋理
20.3.5Voronoi相關(guān)的細(xì)胞法
20.4小結(jié)
20.5參考文獻(xiàn)
第4部分圖像處理
簡介
第2l章實(shí)時(shí)輝光
21.1技術(shù)概述
21.2渲染輝光的步驟
21.2.1輝光源的指定和渲染
21.2.2模糊輝光源
21.2.3分步卷積
21.2.4GPU上的卷積
2l.3特定硬件的實(shí)現(xiàn)
21.3.1Direct3D9
21.3.2Direct3D8
21.3.3Direct3D7
21.4模糊的其他用途
21.5把效果加入一個(gè)游戲引擎
21.5.1渲染場(chǎng)景
21.5.2走樣問題
21.5.3DirectX7的精度問題
21.5.4殘留圖像效應(yīng)
21.5.5漸變效果
21.6小結(jié)
21.7參考文獻(xiàn)
第22章顏色控制
22.1引言
22.2基于通道的顏色校正
22.2.1 級(jí)別
22.2.2曲線
22.3多通道的彩色校正和變換
22.3.1灰度變換
22.3.2彩色空間的變換
22.4參考文獻(xiàn)
第23章景深：技術(shù)綜述
23.1什么是景深
23.1.1模糊圈的計(jì)算
23.1.2主要技術(shù)
23.2光線跟蹤的景深
23.3累積緩沖區(qū)的景深
23.4分層的景深
23.5向前映射的z緩沖區(qū)景深
23.6反向映射的z緩沖區(qū)景深
23.7小結(jié)
23.8參考文獻(xiàn)
第24章高質(zhì)量的過濾
24.1質(zhì)量與速度
24.2對(duì)GPU求導(dǎo)的理解
24.3解析的反走樣和紋理化
24.4小結(jié)
24.5參考文獻(xiàn)
第25章用紋理貼圖進(jìn)行快速過濾寬度的計(jì)算
25.1在shader中求導(dǎo)的需求
25.2用紋理計(jì)算過濾寬度
25.3討論
25.4參考文獻(xiàn)
第26章openEXR圖像文件格式
26.1什么是OpenEXR
26.1.1高動(dòng)態(tài)范圍圖像
26.1.2“半精度”(Half)格式
26.1.3可表示的數(shù)值范圍
26.1.4彩色分辨率
26.1.5C++接口
26.2OpenEXR文件結(jié)構(gòu)
26.2.1文件頭
26.2.2像素
26.3OpenEXR數(shù)據(jù)壓縮
26.4OpenEXR的使用
26.4.1OpenEXR圖像的讀和顯示
26.4.2一個(gè)OpenEXR圖像的渲染和寫入
26.5線性像素值
26.6創(chuàng)建和使用HDR圖像
26.7小結(jié)
26.8參考文獻(xiàn)
第27章圖像處理的框架
27.1引言
27.2框架設(shè)計(jì)
27.2.1操作器和過濾器
27.2.2圖像數(shù)據(jù)
27.2.3丟失的塊
27.3實(shí)現(xiàn)
27.3.1Image類
27.3.2lmageFilter類
27.3.3過濾的實(shí)現(xiàn)
27.4一個(gè)示例應(yīng)用程序
27.5性能和局限性
27.6小結(jié)
27.7參考文獻(xiàn)
第5部分性能及實(shí)踐
簡介
第28章圖形流水線性能
28.1概述
28.1.1流水線
28.1.2方法
28.2定位瓶頸
28.2.1光柵操作
28.2.2紋理帶寬
28.2.3片元著色
28.2.4頂點(diǎn)處理
28.2.5頂點(diǎn)和索引傳輸
28.3優(yōu)化
28.3.1在CPU上優(yōu)化
28.3.2減少頂點(diǎn)傳輸?shù)拈_銷
28.3.3頂點(diǎn)處理的優(yōu)化
28.3.4加速片元著色
28.3.5減小紋理帶寬
28.3.6優(yōu)化幀緩沖帶寬
28.4小結(jié)
28.5參考文獻(xiàn)
第29章有效的遮擋剔除
29.1什么是遮擋剔除
29.1.1遮擋查詢
29.1.2早期z值拒絕
29.2遮擋查詢?nèi)绾喂ぷ?br />29.3初步使用遮擋查詢
29.3.1恰當(dāng)?shù)厥褂谜趽醪樵?br />29.3.2遮擋物和被遮擋物的比較
29.4更進(jìn)一步的應(yīng)用
29.4.1將物體排序
29.4.2一個(gè)防止誤解的說明
29.5關(guān)于包圍盒
29.5.1靜態(tài)的物體
29.5.2動(dòng)畫的物體
29.6其他問題
29.6.1CPU消耗太高
29.6.2高分辨率的渲染
29.6.3快速深度寫入的性能
29.6.4錐體剔除
29.7一點(diǎn)小忠告
29.8一個(gè)應(yīng)用：透鏡耀斑
29.8.1渲染透鏡耀斑的舊方法
29.8.2渲染透鏡耀斑的新方法
29.9小結(jié)
29.10參考文獻(xiàn)
第30章FXComposer的設(shè)計(jì)
30.1工具的開發(fā)
30.2設(shè)計(jì)初衷和使用對(duì)象”
30.3對(duì)象設(shè)計(jì)
30.4文件格式
30.5用戶接口
30.6Direct3D圖形的實(shí)現(xiàn)
30.6.1設(shè)備窗口
30.6.2Direct3D效果
30.6.3ID3DXEfiectC0mpiler
30.6.4ID3DXEffect
30.7場(chǎng)景管理
30.8小結(jié)
30.9參考文獻(xiàn)
第3l章FXComposer的使用
31.1開始
31.1.1材質(zhì)面板
31.1.2場(chǎng)景圖形面板
31.1.3編輯窗口
31.1.4ShaderPerf面板
31.1.5屬性面板
31.1.6場(chǎng)景面板
31.1.7紋理面板
31.1.8任務(wù)面板
31.1.9日志面板
31.2項(xiàng)目示例
31.3小結(jié)
第32章Shader接口入門
32.1shader接口的基礎(chǔ)
32.2一個(gè)靈活的光源描述
32.3材質(zhì)樹
32.4小結(jié)
32.5參考文獻(xiàn)
第33章將產(chǎn)品的RenderManshader轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)的shader
33.1引言
33.2光照
33.2.1光源
33.2.2光源shader
33.2.3其他的光源參數(shù)
33.3頂點(diǎn)程序與片元程序的比較
33.4使用頂點(diǎn)和片元程序
33.5片元程序的優(yōu)化技術(shù)
33.5.1把代碼轉(zhuǎn)移到應(yīng)用層
33.5.2把代碼轉(zhuǎn)移到頂點(diǎn)程序
33.5.3通過紋理查詢優(yōu)化
33.5.4向量化的優(yōu)化
33.5.5最終的優(yōu)化
33.6小結(jié)
33.7參考文獻(xiàn)
第34章將硬件著色整合進(jìn)Cinema4D
34.1引言
34.2把Cinema4D連接到CgFX上去
34.3shader和參數(shù)管理
34.4模擬離線渲染
34.5結(jié)果和性能
34.6收獲和教訓(xùn)
34.7參考文獻(xiàn)
第35章在實(shí)時(shí)應(yīng)用程序中使用高質(zhì)軟件渲染效果
35.1引言
35.2用于硬件渲染的內(nèi)容流水線
35.3硬件渲染的組件
35.3.1幾何數(shù)據(jù)
35.3.2屬性映射
35.4組件的產(chǎn)生
35.4.創(chuàng)建幾何圖形
35.4.2對(duì)紋理和頂點(diǎn)的渲染
第36章將Shader整合到應(yīng)用程序中去
36.1引言
36.2關(guān)于shader
36.3一個(gè)effect文件的剖析
36.3.1變量
36.3.2結(jié)構(gòu)體
36.3.3pass
36.3.4technique
36.3.5評(píng)注
36.4shader數(shù)據(jù)的類型
36.4.1場(chǎng)景信息
36.4.2材質(zhì)
36.4.3渲染的場(chǎng)景
36.4.4頂點(diǎn)數(shù)據(jù)
36.5與shader的通信
36.5.1場(chǎng)景信息
36.5.2材質(zhì)的參數(shù)
36.5.3頂點(diǎn)格式
36.5.4場(chǎng)景
36.5.5就場(chǎng)景對(duì)technique和pass的比較
36.6effect文件格式的擴(kuò)展
36.6.1對(duì)預(yù)處理程序的支持
36.6.2對(duì)shader變化的支持
36.6.3shader繼承的添加
36.7小結(jié)
36.8參考文獻(xiàn)
第6部分超越三角形
簡介
第37章用于GPU計(jì)算的工具箱
37.1用GPU進(jìn)行計(jì)算
37.1.1編程模型
37.1.2并行編程
37.1.3高級(jí)的GPU程序
37.2約減
37.2.1并行的約減
37.2.2有關(guān)約減的注意事項(xiàng)
37.3排序和搜索
37.3.1Bitonic歸并排序
37.3.2二分搜索
37.4挑戰(zhàn)
37.4.1有限的輸出
37.4.2緩慢的回讀
37.4.3GPU和CPU的比較
37.5小結(jié)
37.6參考文獻(xiàn)
第38章在GPU上的快速流體動(dòng)力學(xué)模擬
38.1引言
38.1.1目的
38.1.2假設(shè)
38.1.3方法
38.2數(shù)學(xué)背景
38.2.1不可壓縮流體的Navier.Stokes方程式
38.2.2Navier.Stokes方程式的各項(xiàng)
38.2.3矢量微積分的簡要復(fù)習(xí)
38.2.4解Navier.Stokes方程式
38.3實(shí)現(xiàn)
38.3.1CPU.GPU的類比
38.3.2片運(yùn)算
38.3.3片元程序的實(shí)現(xiàn)
38.4應(yīng)用
38.4.1模擬液體和氣體
38.4.2浮力和對(duì)流
38.5擴(kuò)展
38.5.1旋渦狀態(tài)的限制
38.5.2三維
38.5.3交錯(cuò)排列的網(wǎng)格
38.5.4任意邊界
38.5.5流體的自由表面
38.6小結(jié)
38.7參考文獻(xiàn)
第39章體渲染技術(shù)
39.1引言
39.2體渲染
39.3基于紋理的體渲染
39.4實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)
39.4.1數(shù)據(jù)的表達(dá)和處理
39.4.2代理幾何體
39.4.3渲染
39.5高級(jí)技術(shù)
39.5.1體光照
39.5.2程序化渲染
39.6對(duì)性能的考慮
39.7小結(jié)
39.8參考文獻(xiàn)
第40章用于三維超聲波可視化的實(shí)時(shí)著色
40.1背景
40.2引言
40.2.1笛卡爾網(wǎng)格數(shù)據(jù)的體渲染
40.2.2體渲染錐體網(wǎng)格中的數(shù)據(jù)
40.3結(jié)果
40.4小結(jié)
40.5參考文獻(xiàn)
第4l章實(shí)時(shí)立體圖
41.1什么是立體圖
41.1.1立體攝影
41.1.2隨機(jī)點(diǎn)立體圖
41.1.3單個(gè)圖像的立體圖
41.2單個(gè)圖像立體圖的創(chuàng)建
41.2.1參數(shù)
41.2.2渲染
41.2.3動(dòng)畫的單個(gè)圖像立體圖的創(chuàng)建
41.2.4片元程序
41.3示例應(yīng)用程序
41.4.參考文獻(xiàn)
第42章變形
42.1什么是變形
42.2在GPU上的變形
42.2.1變形的公式
42.2.2寫頂點(diǎn)程序
42.2.3法線的變形
42.3局限性
42.4性能
42.5例子：波浪變形
42.6小結(jié)