VTK9.0中的屏幕空間環境光遮蔽

Michael Migliore on July 28, 2020

Tags: vtk ssao opengl rendering

現在如果要在VTK中渲染幾何圖形，我們已經可以通過新引入的PBR陰影得到極佳的結果了。只需要適當地配置燈光，HDRI和材料屬性就可以達到目的。然而，一些對於一些具有複雜表面的CAD模型，顯然是缺少一些東西，渲染的圖像看起來非常的不真實，如圖1所示。

圖1 - VTK渲染一個複雜的幾何使用PBR陰影

我們的深度感知是對環境光遮蔽高度敏感的。洞、摺痕、凹面被周圍的幾何體遮擋，在計算光照時必須考慮到這一點。在VTK 9.0中，我們添加了一個新的渲染通道叫做Screen-Space Ambient Occlusion (屏蔽空間環境光遮蔽SSAO)。這種技術，在2007年由Crytek引入，是一個有效的替代光線追蹤近似環境光遮蔽的方法。雖然只是一個近似，但它能實時產生非常不錯的結果。圖2顯示了在RTX 2060 GPU上以150 fps渲染的複雜幾何圖形的狀態(大約3百萬個網格)。

圖2 -啓用SSAO時的相同幾何圖形

為了計算環境光遮蔽，渲染通道修改了PolyDataMapper以在新的GPU 紋理中保存像素位置和法線信息。這些紋理是被SSAO算法處理，以產生一個新的遮擋紋理，並可以結合到顏色緩衝區中。該算法效果如圖3所示。

圖3 - SSAO算法概述

為了在VTK中啓用SSAO，需要創建一個自定義的渲染通道pipeline。有幾個參數可以用來對這個渲染通道進行配置:

• 半徑:計算遮擋時考慮的鄰近像素
• 偏差:比較像素深度時使用的容忍因子
• 內核大小:使用的採樣數量(可以控制渲染質量)
• 模糊:控制遮擋緩衝區是否應該在與顏色緩衝區結合之前被模糊

下面是一個簡單的該類型渲染通道pipeline示例。

vtkNew basicPasses;
double sceneSize; // e.g. the diagonal of the bounding box 
vtkNew ssao;
ssao->SetRadius(0.1* sceneSize); // comparison radius
ssao->SetBias(0.001* sceneSize); // comparison bias
ssao->SetKernelSize(128); // number of samples used
ssao->BlurOff(); //donot blur occlusion
ssao->SetDelegatePass(basicPasses); 
glRenderer->SetPass(ssao);

【來源：開源科學計算】

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