GPU精粹: 实时图形编程的技术、技巧和技艺 GPU Gems

版权页 4 序 5 前言 7 作者简介 10 内容提要 20 译者序 21 目录 22 第1部分 自然效果 39 简介 40 第1章 用物理模型进行高效的水模拟 42 1.1 目标和范围 42 1.2 正弦近似值的加和 43 1.3 编辑 51 1.4 运行时的处理 54 1.5 小结 57 1.6 参考文献 57 第2章 水刻蚀的渲染 59 2.1 引言 59 2.2 刻蚀的计算 60 2.3 方法 62 2.4 使用opengl实现 63 2.5 使用高级着色语言实现 1 2.6 小结 68 2.7 参考文献 68 第3章 Dawn演示中的皮肤 69 3.1 引言 69 3.2 皮肤着色 70 3.3 场景的照明 70 3.4 皮肤如何对光进行响应 73 3.5 实现 74 3.6 小结 81 3.7 参考文献 81 第4章 Dawn演示中的动画 82 4.1 简介 1 4.2 网格的动画 83 4.3 变形网络对象 83 4.4 蒙皮 86 4.5 小结 88 4.6 参考文献 88 第5章 改良的perlin噪声的实现 89 5.1 噪声函数 89 5.2 最初的实现 90 5.3 最初实现的缺点 90 5.4 对噪声函数的改进 92 5.5 如何在像素shader中产生好的假噪声 94 5.6 不考虑相邻顶点制作凹凸贴图 95 5.7 小结 96 5.8 参考文献 96 第6章 vulcan演示中的火 97 6.1 创建逼真的火焰 97 6.2 动画精灵的实现 99 6.3 粒子运动 103 6.4 性能 103 6.5 渲染后的效果 105 6.6 小结 110 第7章 无数波动草叶的渲染 111 7.1 引言 111 7.2 概述 111 7.3 草体的准备 112 7.4 动画 114 7.5 小结 120 7.6 参考文献 121 第8章 衍射的模拟 122 8.1 什么是衍射 122 8.2 实现 124 8.3 结果 127 8.4 小结 128 8.5 参考文献 128 第2部分 光照和阴影 129 简介 130 第9章 有效的阴影体渲染 132 9.1 引言 132 9.2 程序结构 134 9.3 详细的讨论 139 9.4 调试 145 9.5 几何优化 146 9.6 填充率的优化 148 9.7 将来的阴影 150 9.8 参考文献 151 第10章 电影级的光照 152 10.1 引言 152 10.2 直射光照明模型 153 10.3 泛光Shader 157 10.4 性能分析 162 10.5 小结 163 10.6 参考文献 163 第11章 阴影贴图反走样 164 11.1 引言 164 11.2 靠近的百分比过滤 164 11.3 平滑滤波的实现 165 11.4 较少地取样 166 11.5 工作原理 167 11.6 小结 169 11.7 参考文献 169 第12章 全方位的阴影映射 170 12.1 引言 170 12.2 阴影映射的算法 171 12.3 实现 173 12.4 添加模糊的阴影 176 12.5 小结 177 12.6 参考文献 177 第13章 使用遮挡区间映射产生模糊的阴影 178 13.1 加油站 178 13.2 算法 179 13.3 创建映射 180 13.4 渲染 181 13.5 局限性 182 13.6 小结 183 13.7 参考文献 184 第14章 透视阴影贴图 185 14.1 引言 185 14.2 PSM算法的问题 186 14.3 获得更好阴影映射的技巧 198 14.4 结果 202 14.5 参考文献 203 第15章 逐像素光照的可见性管理 204 15.1 GPU书中的可见性 204 15.2 批和逐像素光照 204 15.3 作为集合的可见性 206 15.4 各集合的生成 207 15.5 可见性改善填充率 210 15.6 实际的应用 211 15.7 小结 211 15.8 参考文献 211 第3部分 材质 213 简介 214 第16章 次表面散射的实时近似 215 16.1 次表面散射的视觉效果 215 16.2 简单的散射近似 215 16.3 用深度映射模拟吸收 217 16.4 纹空间的漫反射 221 16.5 小结 225 16.6 参考文献 225 第17章 环境遮挡 226 17.1 概述 226 17.2 预处理步骤 227 17.3 硬件加速计算遮挡 228 17.4 用环境遮挡贴图来渲染 229 17.5 小结 232 17.6 参考文献 233 第18章 空间的BRDFs 236 18.1 什么是BRDFs 236 18.2 表达式的详述 236 18.3 使用离散光的渲染 238 18.4 使用环境贴图的渲染 240 18.5 小结 245 18.6 参考文献 245 第19章 基于图像的光照 246 19.1 基于图像光照的局部化 246 19.2 顶点Shader 249 19.3 片元Shader 251 19.4 漫反射IBL 253 19.5 影子 253 19.6 使用局部立方体贴图作背景 254 19.7 小结 256 19.8 参考文献 256 第20章 纹理爆炸 257 20.1 纹理爆炸 257 20.2 技术上的考虑 262 20.3 高级特性 263 20.4 小结 267 20.5 参考文献 267 第4部分 图像处理 269 简介 270 第21章 实时辉光 272 21.1 技术概述 272 21.2 渲染辉光的步骤 275 21.3 特定硬件的实现 279 21.4 模糊的其他用途 281 21.5 把效果加入一个游戏引擎 281 21.6 小结 285 21.7 参考文献 285 第22章 颜色控制 286 22.1 引言 286 22.2 基于通道的颜色校正 286 22.3 多通道的彩色校正和变换 290 22.4 参考文献 293 第23章 景深:技术综述 294 23.1 什么是景深 294 23.2 光线跟踪的景深 296 23.3 累积缓冲区的景深 296 23.4 分层的景深 297 23.5 向前映射的z缓冲区景深 298 23.6 反向映射的z缓冲区景深 299 23.7 小结 303 23.8 参考文献 304 第24章 高质量的过滤 305 24.1 质量与速度 305 24.2 对GPU求导的理解 315 24.3 解析的反走样和纹理化 316 24.4 小结 322 24.5 参考文献 322 第25章 用纹理贴图进行快速过滤宽度的计算 323 25.1 在shader中求导的需求 323 25.2 用纹理计算过滤宽度 325 25.3 讨论 326 25.4 参考文献 327 第26章 OpenEXR图像文件格式 329 26.1 什么是OpenEXR 329 26.2 OpenEXR文件结构 332 26.3 OpenEXR数据压缩 333 26.4 OpenEXR的使用 333 26.5 线性像素值 338 26.6 创建和使用HDR图像 340 26.7 小结 342 26.8 参考文献 342 第27章 图像处理的框架 343 27.1 引言 343 27.2 框架设计 344 27.3 实现 348 27.4 一个示例应用程序 356 27.5 性能和局限性 357 27.6 小结 359 27.7 参考文献 359 第5部分 性能及实践 361 简介 362 第28章 图形流水线性能 364 28.1 概述 364 28.2 定位瓶颈 365 28.3 优化 367 28.4 小结 372 28.5 参考文献 372 第29章 有效的遮挡剔除 373 29.1 什么是遮挡剔除 373 29.2 遮挡查询如何工作 374 29.3 初步使用遮挡查询 374 29.4 更进一步的应用 375 29.5 关于包围盒 377 29.6 其他问题 379 29.7 一点小忠告 381 29.8 一个应用:透镜耀斑 381 29.9 小结 384 29.10 参考文献 384 第30章 FX Composer的设计 385 30.1 工具的开发 385 30.2 设计初衷和使用对象 385 30.3 对象设计 386 30.4 文件格式 390 30.5 用户接口 391 30.6 Direct3D图形的实现 391 30.7 场景管理 393 30.8 小结 394 30.9 参考文献 394 第31章 FX Composer的作用 395 31.1 开始 395 31.2 项目示例 404 31.3 小结 405 第32章 Shader接口入门 406 32.1 Shader接口的基础 407 32.2 一个灵活的光源描述 409 32.3 材质树 411 32.4 小结 414 32.5 参考文献 414 第33章 将产品的renderman shader转化为实时的shader 415 33.1 引言 415 33.2 光照 416 33.3 顶点程序与片元程序的比较 417 33.4 使用顶点和片元程序 418 33.5 片元程序的优化技术 419 33.6 小结 422 33.7 参考文献 424 第34章 将硬件着色整合进Cinema 4D 425 34.1 引言 425 34.2 把Cinema 4D连接到CgFX上去 427 34.3 shader和参考管理 428 34.4 模拟离线渲染 429 34.5 结果和性能 431 34.6 收获和教训 432 34.7 参考文献 433 第35章 在实时应用程序中使用高质软件渲染效果 434 35.1 引言 434 35.2 用于硬件渲染的内容流水线 435 35.3 硬件渲染的组件 436 35.4 组件的产生 438 35.5 试验情况和结果 441 35.6 小结 446 35.7 参考文献 446 第36章 将Shader整合到应用程序中去 447 36.1 引言 447 36.2 关于Shader 447 36.3 一个effect文件的剖析 449 36.4 Shader数据的类型 451 36.5 与Shader的通信 452 36.6 effect文件格式的扩展 455 36.7 小结 457 36.8 参考文献 457 第6部分 超越三角形 459 简介 460 第37章 用于GPU计算的工具箱 462 37.1 用GPU进行计算 462 37.2 约减 464 37.3 排序和搜索 466 37.4 挑战 470 37.5 小结 471 37.6 参考文献 471 第38章 在GPU上的快速流体动力学模拟 473 38.1 引言 473 38.2 数学背景 474 38.3 实现 481 38.4 应用 488 38.5 扩展 489 38.6 小结 491 38.7 参考文献 491 第39章 体渲染技术 492 39.1 引言 492 39.2 体渲染 493 39.3 基于纹理的体渲染 494 39.4 实现细节 497 39.5 高级技术 501 39.6 对性能的考虑 505 39.7 小结 507 39.8 参考文献 507 第40章 用于三维超声波可视化的实时着色 509 40.1 背景 509 40.2 引言 511 40.3 结果 518 40.4 小结 518 40.5 参考文献 518 第41章 实时立体图 519 41.1 什么是立体图 519 41.2 单个图像立体图的创建 522 41.3 示例应用程序 527 41.4 参考文献 528 第42章 变形 529 42.1 什么是变形 529 42.2 在GPU上的变形 530 42.3 局限性 531 42.4 性能 533 42.5 例子:波浪变形 533 42.6 小结 535