fangsunjian 的个人博客

很长一段时间没发博客了。前一段时间忙着考试。最近才终于又有时间集中开发了。

画了几周时间（确切的说是两周）学了一下DirectX11，感想是API还是比较简单易懂的。以前没有系统学过D3D，这次算是补上了。删掉固定管线以后微软只留下了必要的东西，本来就没有多少使用固定功能管线的经历，刚开始学3D的时候就是从shader开始学的，意外的快速理解了新的API。以前把DirectX10的代码升级到过10.1，能体会到即使是同一级别的API也有或多或少的功能追加。之前从NormalMap开始，从头做起，然后花了不少时间理解Tessellation，回头也发文好好讲讲使用心得。

废话扯完，下面介绍一下才做出来的局部反射，名字是Crytek起的，听起来挺糊涂，更喜欢屏幕空间反射SSR（Screen space reflection）这么叫，通俗易懂。

原理倒是非常简单，通俗点将就是从相机位置开始，与空间内每个点连线，向量和该点法线求个反射，沿线追踪，碰到深度小的就返回颜色信息。关键就看个人自己想怎么实现了。根本也没用到SM4.0以上的功能。

你要是Google搜索RLR出来的八成是gamedev上那小伙的声明，代码也发了。我先没看，自己写了下。结果回头看哪小伙的代码，都要哭出来了。我是标准的在worldspace上作的反射，这小伙在viewspace上，咱开始就很奇怪，难道就为了减少一次View变换？（后来发现其实也没减少），原来他是为了计算步长，希望逐像素进行采样，咱当时也困惑了好久，简单的声明确实能出结果，但是步长不准结果做不到平滑，消耗也很大。咋办？后来想起RefractionMap，是对Parallaxmap的一种改进，步长比较大不要紧。搜索出结果后继续进行进一步二分搜索。这样的话开销少了很多。前面那家伙就是死脑筋迭代了整个反射方向的像素，而且做法比较繁琐。要知道这个不是做镜子，比较极端的状况下，比如步长正好离开屏幕（可以手动纠正，而且往往这种情况下纠正了也没用，很大几率这些点没有反射到物体）。下图是直接通过物体Normal反射的结果（未使用NormalMap），这种情况也只有在实验中会使用到，实际应用中一定是NormalMap结束的反射。

该图是使用NormalMap后的结果进行的局部反射。

暂时今天就完成到这里，在第一张图中很明显反射边缘有锯齿，毕竟是屏幕空间，超出范围就反射不到了。接下来只要把边缘淡出就可以了。但是下图中看来实际使用中由于环境比较复杂，即使不处理也不会有很大的违和感，甚至是减小渲染尺寸也不会有问题。实验室的GTX680台式和家里的GTX670笔记本都还是能达到比较理想的帧数。

更新：进行了fadeout的添加，修正了一些提前跳出计算的失误。现在更精确了。第一幅图更新了一下，挂了FRAPS，下面一张图本身就看不出区别。不过添加法线反射以后明显帧数低了些。

支持技术(Features):

Graphics：

Phong Shader(Normal,Specular)

Emissive Map

Environment Map

HDR(High Dynamic Range)

Deferred Lighting

Motion Blur

Volume Light

PCF Soft Shadow

SSAO(Screen Space Ambient Occlusion)

DOF(Depth Of Field)

SSS(Subsurface Scattering)

Octree/Frustum Occlusion Culling

Model & Animation:

Billboard

Instance Model

Height Field

Particle System

Skeletal animation

Physics(supported by Nvidia PhysX wrapped by StillDesign):

Rigid Body

Cloth simulation

Fluid simulation

Ragdolls simulation

……

Script:

LUA Script language support

Audio:

Fmod support

Misc:

Camera Track

Game Script Manager

Particle Editor

User Interface

简介（Introduction）

开发于2009~2011，最初是学习用小程序，经过多次的重构以后，变得结构清晰，方便扩展，添加了一些基本游戏引擎应该有的组件，包括物理，脚本，声音的支持与管理。

引擎使用的API是微软的XNA。关于API，由于是在.NET Framework上运行的，所以语法的问题不再成为困扰，可以专心来学习图形学和引擎运作的算法，但弊端也十分显著，XNA很难成为开发大型游戏的工具，运行环境严重被限制，只能支持DirectX9.0c,shade model 3.0，所谓次世代的技术几乎都不支持。于是转战OpenGL(RedEngine GL)，目前也正在学习DirectX 11，以适应新时代的变化。

注：引擎所使用的技术都是过时的技术，在此仅做介绍。

 这些都是早期的开发中的截图，上图是普通的albedo/diffuse输出+HDR,blur filter。此处已经有骨骼动画(skeletal animation)、骨骼绑定(bone attach)等动画功能，其他的渲染输出(normal map/depth map/etc…)在此就不贴出来了。

这张是延迟照明(Deferred Light)的色彩输出，能支持大量光源的渲染技术，此处有平行光与点光源，可以看到地上的光源数量非常多，通过法线贴图(normal)，高光贴图(specular)实现的Phong shade。

 这是阴影(shadow)的截图，PCF的软阴影，当然咱得承认这里没有PSSM、CSM之类的大规模阴影技术，虽然现在有了，当时没做真是个败笔。

动态模糊(Motion Blur)，这里是Object Motion Blur，从DirectX SDK和别人的一些例子里找的参考，这里没有Cryengine里的Camera Blur的技术，还是传统的逐帧模糊。效果是最好的。 

 景深(Depth of field)，同样是传统的做法，gl里会简单很多，NV的例子里做的更漂亮，不过这里就用最原始的做法好了，支持远景和近景模糊。

这张是SSAO，当然这张是很早以前的截图了，尝试了很多的方法，包括Game Programming Gems，Blizzard的SSAO，Crytek，Gamedev上面外国人讨论的好几个做法。这张的SSAO并不是最终敲定的AO，在我的游戏Castle Quest里面可以看到最终确定的AO版本。

 次表面散射(Subface Scattering)，这里使用的是GPU Gems上给出的算法。虽然公式中全部都是简化模型，但最终做出来的效果非常漂亮。

 容积光(Volume Light)，同样是参照GPU Gems上的原始方程计算出来的，效果看起来很棒。

 布娃娃（Ragdoll），在Nvidia PhysX SDK中看到这么一个例子，就试着在引擎中实现了一下，图是引擎连接至PhysX Visual Debugger以后的截图，全场景都是在附加物理引擎的情况下运行的。

还有其他的一些功能和引擎的具体实现技术在这里不作介绍，一是限于篇幅，一是这些技术我想网上的参考资料与书上的内容会介绍的更详细吧。这个引擎也不准备继续再进行开发了，这也是没有截新图的原因，另一个原因是我来这边以后带过来的只有已经成为游戏的Castle Quest，也不会再加载以前的场景专门为一篇博文截个图。本文存档，记录下开发过的一些程序。