GAMES104 07.游戏中渲染管线、后处理和其他的一切
Ambient Occulsion
在每个可看见的点处，它的可看见的正半球面，只有部分可以染上环境光，另一部分则被其他物体遮挡，主要体现在阴影的真实程度上。
Precomputer AO
- 提前烘培出的一张AO纹理
- 仅适用于静态对象
Screen Space Ambient Occlusion(SSAO)
- 从screen打出一条射线，击中一个点p，在那个点生成一个球，球内随机采样多个点。
- 从camera中再次向球内采样点射出射线，比较采样点位置和
depth buffer。 - 根据被遮挡和未被遮挡的数量关系估计AO
- $A(p) = 1 - \frac{Occulsion}{N}$ 在实际生产环境中，发现这个公式是错误的。后改进为
SSAO+。
SSAO+
以点p的法线为中心，构造一个半球，再做 3. 的工作。
Horizon-based Ambient Occlsuion(HBAO)
从某个点发射ray，去找能看到天顶的最大仰角，找一圈后积分就可以得到被遮挡面积。
是的，孩子们，还是我 Ray Marching😎。
Ground Truth-based Ambient Occlusion(GTAO)
使用多项式方程拟合积分方程，算出AO。
Ray-Tracing Ambient Occlusion
从每个像素往外射线
雾效
Depth Fog
随着距离的增加，透明度越来越低。 
Height Fog
一定高度下的雾，浓度都是最大值，高度之上按对数的速度递减
Voxel-base Volumetric Fog
- 把视锥的切面按固定的值均分。
- 进行
Ray Marching。（还是我😎）
抗锯齿
- Edge Sampling
- Texture Sampling
- Specular Sampling
Super-sample Anti-aliasing(SSAA) and Multi-sample AA(MSAA)
- SSAA：4倍渲染分辨率、4倍z-buffer、4倍frame-buffer、4倍光栅化，最后再滤波
- MSAA：4倍z-buffer、4倍frame-buffer、4倍光栅化，最后只对需要的像素计算权重来shading（边缘）
Fast Approximate Anti-aliasing(FFAA)
先把颜色转换到亮度空间，然后用一个十字形滤波找到边界，对于一个像素点M，找到它上下左右的邻居，求出五个点最大最小值的插值，检查是否超过某个阈值，超过则是边界。
分别对横竖都做一次卷积，检测分界线是横还是竖，然后再判断具体方向。
找到一个像素对，如
图FFAA-1中的 MN ，从 M 出发，沿 MN 的垂直方向寻找最近的颜色变化点，作为边的两端。然后比较左右两端的到M这个像素对的长度，根据长度决定如何混合。
Temporal Anti-aliasing(TAA)
当前帧，与前一帧进行混合。
缺点：会有一点错位，没做好会出现残影。
后处理
Bloom Effect
Detect Bright Area by Threshold
Luminance(Y)
$Y = R_{lin} * 0.2126 + G_{lin} * 0.7152 + B_{lin} * 0.0722$
Gaussian Blur
先降采样，然后上一个 Gaussian Blur ，放大后再加回去（有权重）
Tone Mapping
宽容度不够时，我们需要用曲线将画面调回正常。
业内比较知名的两条曲线：Filmic s-curve & ACES
Color Grading
将颜色值作为坐标，在LUT中查询得到新的颜色。
渲染管线
Forward Rendering
按顺序渲染：遍历每一个mesh，遍历每一束光，计算shading
Transparent Sorting
有透明物质的话，先绘制不透明物质，多个透明物质需要由远及近地绘制
Deferred Rendering
- 先渲染一遍存到
Geomtry Buffer(G-Buffer) - 对于每个像素，计算每一个光的效果
优点：方便加点光源，容易debug。 缺点：G-Buffer 会导致频繁内存读，消耗大。
Tile-based Rendering
受限于移动端的硬件，我们将画面分成块，分别进行渲染。
Light Culling by Tiles
每个 tile 拥有⼀个光源列表，在着色时，只对列表里的光源进行计算，就不用对整个场景进行计算。
Depth Range Optimization
按深度分出一个区域，一个光源只照一个范围内的物体
Forward+(Tile - based Forward) Rendering
一个一个Tile来绘制。
Cluster-based Rendering
Visibility Buffer
G-Buffer把所有信息写在了一起，我们现在把几何信息和材质信息剥离开来：某个像素属于某个集合体，然后反向去查材质信息。
在现在几何体远远大于像素量的情况下，这么做效率高很多。
Frame Graph
把引擎里的各个模块通过有向无环图连接在一起，通过系统自动检查模块间的依赖关系、管理内存释放。
核心思想：当一个系统足够复杂时，我们定义一个图形化的语言，把模块之间的依赖关系、前后关系表达出来。才能更好地把系统管理起来。
V-sync & G-sync
Screen Tearing
V-sync
等frame buffer写完以后，等到显示器刷新后一整个显示，不允许写到一半的时候进行刷新。
Variable Refresh Rate
显示器动态帧率。