Games202:高质量实时渲染

课程简介:

本课程将全面地介绍现代实时渲染中的关键问题与解决方法。由于实时渲染 (>30 FPS) 对速度要求极高,因此本课程的关注点将是在苛刻的时间限制下,人们如何打破速度与质量之间的权衡,同时保证实时的高速度与照片级的真实感。

本课程将以专题的形式呈现,课程内容会覆盖学术界与工业界的前沿内容,包括:(1)实时软阴影的渲染;(2)环境光照;(3)基于预计算或无预计算的全局光照;(4)基于物理的着色模型与方法;(5)实时光线追踪;(6)抗锯齿与超采样;以及一些常见的加速方式等等。

除了最新最全的内容之外,本课程与其它任何实时渲染的教程还有一个重要的区别,那就是本课程不会讲授任何与游戏引擎的使用相关的内容,并且不会特别强调具体的着色器实现技术,而主要讲授实时渲染背后的科学与知识。本课程的目标是在你学习完这门课的时候,你将有深厚的功底去开发一个属于你自己的实时渲染引擎。(你只需要一如既往地相信 GAMES 平台与闫令琪老师就好。)

具体课程内容请参见课程主页。

教师简介:

闫令琪,加州大学圣芭芭拉分校(UC Santa Barbara)助理教授(Assistant Professor)、博士生导师。闫令琪教授于2013年在清华大学获得学士学位,并于2018年在加州大学伯克利分校(UC Berkeley)获得博士学位。他的主要研究方向是真实感图形渲染(旧称绘制),具体请参考学术主页:https://sites.cs.ucsb.edu/~lingqi/。闫令琪教授目前的主要成就有:(1)在图形渲染领域,他保持着博士期间(5 年)以第一作者身份发表 7 篇 SIGGRAPH 系列论文的最高纪录(SIGGRAPH,SIGGRAPH Asia,ACM Transaction on Graphics);(2)他的博士论文于 2019 年获得 SIGGRAPH 最佳博士论文奖,并得到官方盛赞“每章都可以作为一篇独立的博士论文”;(3)他的科研成果被直接应用于工业界,如影片《猩球崛起3:终极之战》与《狮子王2019》,以及与 NVIDIA 合作推动了实时光线追踪技术的产生。

直播方式:

GAMES虎牙直播间 webinar.games-cn.org

北京时间每周六、周二上午10:00-11:00,2021年3月13日起

课程QQ群:

650944958

课程主页:

https://sites.cs.ucsb.edu/~lingqi/teaching/games202.html

课程 BBS:

http://games-cn.org/forums/forum/games202/

课程 PPT 和视频:

http://games-cn.org/games202-slidesandvideo/

课程需求:

【必须】:GAMES101:现代计算机图形学入门

【非必须】:着色器编程基础(GLSL 或 HLSL 等等),课程开始时会快速回顾并提供训练用作业

课程安排:

【课时】:暂定 15 节课,每节一小时,每周两节

【作业(非必须)】:暂定 4-6 次小作业,1 次大作业,全部是编程任务,会提供基于 WebGL 的代码框架。作业不作强制要求,自愿完成

【考试】:无考试安排

【证书】:课程结束后,作业完成合格的同学们将会获得由 GAMES 平台颁发的结业证书

【其它】:中文授课,英文课件,采用直播互动形式,每课结束当天会放出录像

教材:

本课程是提高课程,因此绝大多数内容并不能从教科书中找到。相关文献资料等将会随课程进行发放给大家。

【非必须】:Tomas Akenine-Möller 等,”Real-Time Rendering”, 第三版或更高版本; John Kessenich 等,”OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL”(OpenGL 编程指南),第八版或更高版本; “Ray Tracing Gems”,”GPU Zen”,”GPU Pro”,”GPU Gems” 等等;

再次强调,与 GAMES101 不同,这些教材与本课程的相关程度非常低,没有太大参考必要。

课程大纲(暂定):

【1】实时渲染概述

【2】回顾:渲染管线、着色语言、渲染方程、微积分基础

【3】实时阴影 1(shadow mapping,VSM,moment shadow maps)

【4】实时阴影 2(PCSS 与滤波基础,SDF shadows)

【5】实时环境光照(prefiltering,split sum)

【6】实时全局光照 1(屏幕空间:ambient occlusion,screen space ray tracing,RSM)

【7】实时全局光照 2(3D 空间:VPL,LPV,VXGI,RTXGI)

【8】实时全局光照 3(预计算:precomputed radiance transfer,light baking)

【9】实时高质量着色 1(表面模型:Disney principled BRDF,GGX;方法:LTC)

【10】实时高质量着色 2(散射模型:participating media;杂项:NPR)

【11】实时高质量着色 3(复杂模型:BSSRDF,hair,skin,etc.)

【12】实时光线追踪 1(backprojection,motion vector,joint bilateral filtering)

【13】实时光线追踪 2(temporal accumulation,denoising,SVGF,RAE)

【14】实时抗锯齿与超采样(TAA,SMAA,DLSS,etc.)

【15】实时渲染中常用的工业界技术(cascaded/tiled/deferred shading,particles,对游戏引擎的一些简单分析,etc.)