Отражения в экранном пространстве: чего не показывают буферы камеры

Трассируйте представление видимой сцены

Отражения в экранном пространстве, или SSR, оценивают отражённое освещение по буферам видимой камерой сцены. Луч начинается на видимой поверхности, идёт в отражённом направлении, проецируется на изображение и проверяется по сохранённой глубине. Успешное пересечение даёт выборку цвета. Макгуайр и Мара описывают эффективный обход такого представления, включая перспективно корректную выборку и конечную толщину глубины. [1]

Представление имеет решающее значение: обычные буферы цвета и глубины описывают видимый камерой слой поверхностей, а не каждую поверхность, которая может понадобиться отражению.

Отличайте отсутствующую информацию от пропущенных пересечений

Знак за пределами экрана, объект за геометрией переднего плана или невидимая обратная сторона поверхности могут отсутствовать в этих буферах. Дополнительные шаги луча не восстановят отсутствующую геометрию. Даже доступная выборка цвета была рассчитана для направления взгляда камеры, которое может не совпадать с направлением отражения.

Предусмотрите запасной метод и явные правила доверия к результатам. Карты окружения или пробы могут дополнять неудачные трассировки; реализация AMD также использует окружение при превышении порога шероховатости. [2] Сам запасной метод тоже нуждается в подходящем расположении и содержимом.

Расчётный пример: посчитайте лучи, прежде чем обещать экономию

Предположим, что иллюстративный проход полного разрешения запускает по лучу на пиксель при 1920 * 1080 = 2073600 пикселях. Уменьшение обеих размерностей вдвое даёт 960 * 540 = 518400 лучей, то есть четверть числа запусков.

При намеренно упрощённом максимуме в 32 выборки глубины на луч верхняя граница обхода для прохода меньшего разрешения составляет 16588800 выборок. Сюда не входят построение иерархии глубины, классификация, чтение цвета, подавление шума и увеличение разрешения. Ранние выходы сокращают фактический обход; адаптивная выборка меняет количество. Расчёт задаёт границу для планирования, а не прогноз времени GPU. При уменьшении разрешения тонкие отражённые детали могут исчезать.

Постройте диагностический маршрут камеры

Разместите яркий знак над отражающим полом. Запишите виды, где знак находится на экране, выходит за его пределы и скрывается за другим объектом. Покажите отдельно необработанные пересечения, достоверность или доверие и запасной метод, прежде чем изучать итоговую композицию.

Проверьте восстановление глубины и ориентацию нормалей. Настраивайте толщину на тонких объектах и крупных скачках глубины: чрезмерный допуск принимает ложные пересечения, недостаточный оставляет дыры. AMD предоставляет эти настройки вместе с ограничениями обхода и показом нефильтрованных результатов. [3] Сравните один маршрут сначала без временной фильтрации, затем с ней, чтобы найти ошибки от повторного использования истории.

Тратьте качество там, где есть информация

Измеряйте трассировку, реконструкцию и композицию отдельно. Дополнительные шаги могут улучшить реальные пересечения, а выборка с учётом шероховатости и пониженное разрешение обменивают детали на стоимость. Временное накопление уменьшает шум, но может оставлять шлейфы. Плавно заменяйте недостоверные результаты подходящим запасным методом и используйте другое представление сцены, если нужны надёжные отражения вне экрана.

Источники

• [1] Efficient GPU Screen-Space Ray Tracing — Morgan McGuire and Michael Mara, Journal of Computer Graphics Techniques.
• [2] FidelityFX Stochastic Screen-Space Reflections: technique — AMD GPUOpen, FidelityFX documentation.
• [3] FidelityFX Stochastic Screen-Space Reflections: sample controls — AMD GPUOpen, original FidelityFX sample.