Cascaded Light Propagation Volumes for Real-Time Indirect Illumination

http://www.crytek.com/sites/default/files/20100301_lpv.pdf

http://www.crytek.com/sites/default/files/2010-I3D_CLPV.ppt

2010 i3d上的一个文章,ppt的有图，pdf则更加的详细一些。

crytek在之前的sig09上的介绍了light propagation volume，本blog里面也有了介绍：http://blog.csdn.net/ccanan/article/details/4975066

一些重复的事情就省去了。

开篇介绍了相当多的reference的东西，都是很不错的文章，尽管有些和crytek介绍的算法没有太大关系，但也是帮助crytek结出这么个果实不可或缺的部分。

再次对作者（Anton Kaplanyan@Crytek GmbH和Carsten Dachsbachery@VISUS / University Stuttgart）表示敬意，真是阅读了大量的文章，并且做了分析，在这基础上做了实现，最终分享出来，把游戏业进一步的向前推进，可谓hardcore！

后面的步骤和09sig上的文章差不多（本身时间也就是差了几个月么）：

LightPropagationVolume Initialization:

• 渲染reflective shadow map(rsm)
• rsm的每个pixel被看作是反射光的一个分布，作为virtual point light(vpl for short)照亮light propagation volume
• 这里存储的值是sh系数

SceneGeometry Injection

使用另外一个3d tex来存储scene geometry分布，用来进行indirectlighting的遮挡，也就是会形成indirectlighting shadow。

scene geometry distribution也是用sh系数表示，来源是gbuffer，gbuffer的种类越多越好，存储是用3d的tex，所以越多就越能准确的表达occlusion的信息。

不过只有camera view的话，也能顶一下。

sh系数在3d tex里面，进一步的propagation，就完成了occlusion distribution的构建。

里面crytek给了几个名词：

indirectlighting遮挡叫做fuzzy occlusion

geometry 分布这个叫做geometry volume（GV）

PropagationScehe

这里的propagation是经历了一个在destination cell在各个face上收集energy，然后以sh系数的方式在投射到中心点的这么一个过程。

在算法上，构建face上的投射是使用create一个visibility的sh系数方式来做的，乘以source的intensity就得到在这个face上光通量（flux）的分布（以sh系数的形式）

不过crytek说直接这样做就精度很差，所以做了一个变化，使用中间那个图抓的wc作为整个椎体的代表，这个角度上得到的intensity作为整个锥的一个平均值。

然后由face上的分布推出这个cell中心点的intensity分布就好。

这个过程中就会考虑到前面建立的geometry volume了，被遮挡的情况下，就会做衰减。

然后重复做这个propagation，就模拟了光的传递。

Cascade

看名字就知道怎么回事了，和cascaded shadow map类似的做法，有过渡，有snap to grid来防止抖动。

实现细节

使用2阶sh系数，也就是4个数（这个绝对是挺低的）。

cascade grid是rgba16f的32x32x32的3d texture。

rsm的resolution是256

light propagation部分做了8次迭代。

sth more

在有了之前的实现之后，这样几件事情顺理成章了：

• 做多次bounce
• 对particle一类的做indirectlighting
• glossy reflection

性能：

这个图里可以看出在console上是4ms及以下就可以达到，算是很不错了。