移动设备上的自适应体积阴影映射技术

随着移动设备性能的不断提升,开发者们开始探索如何将更高级的图形渲染技术应用到这些设备上。自适应体积阴影映射(Adaptive Volumetric Shadow Maps,简称AVSM)技术,就是其中之一。本文将介绍AVSM技术在Android设备上的实现,以及为了适应移动设备的低功耗特性所做的一系列优化。

AVSM技术简介

AVSM技术是一种用于实时渲染引擎的动态阴影和自阴影生成方法,它可以处理烟雾、粒子或透明物体等体积效果。该技术通过在AVSM阴影图中为每个像素存储光线路径上的透射率曲线的紧凑近似值,从而实现这一效果。

技术实现与优化

AVSM算法的核心创新点在于一种新的流式压缩算法,它能够在每个像素级别上构建一个恒定存储、可变误差的可见性曲线表示,用于后续的阴影查找。这种压缩算法能够在添加新的部分阴影投射器(光遮挡物)到阴影图中时,对透射率曲线进行最优的有损压缩。

OpenGL ES与GL_INTEL_fragment_shader_ordering扩展

为了实现AVSM算法,需要依赖于GL_INTEL_fragment_shader_ordering OpenGL扩展,它能够在每个像素级别上强制执行确定性的着色器执行顺序,基于三角形提交顺序。这实现了AVSM算法所需的两个重要目标:同步和每像素着色器执行顺序的确定性,从而避免了时间视觉伪影(如“闪烁”)。

Android设备上的AVSM实现

在Android设备上实现AVSM算法时,需要考虑移动设备的低功耗特性。以下是针对Android设备所做的一些主要优化:

  • 将透明烟雾粒子渲染到较低分辨率的帧缓冲区,并将其与原生分辨率渲染目标混合,以减少高覆盖绘制的混合成本。
  • 在某些情况下,如果阴影投射器相对于AVSM阴影图矩阵的移动不是太快,可以每隔一帧更新一次阴影图,以减少成本。
  • 每隔一个烟雾粒子可以添加到AVSM图中,但透明度加倍。这虽然略微降低了视觉质量,但将插入性能提高了一倍。
  • 为了减少采样AVSM阴影的成本,可以将采样从每像素频率移动到每顶点频率。

示例代码

// 示例代码:AVSM阴影图的初始化 void initializeAVSMShadowMap() { // 初始化阴影图 // ... } // 示例代码:AVSM阴影图的更新 void updateAVSMShadowMap() { // 更新阴影图 // ... } // 示例代码:AVSM阴影图的渲染 void renderAVSMShadowMap() { // 渲染阴影图 // ... }
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