《图形处理器应用集粹》（英GPU Gems）第3章译稿.PDFVIP

《图形处理器应用集粹》(英：GPU Gems)第 3 章译稿 声明：GPU GEMS 原书版权由出版者所有。中文版版权由邮电出版社所有。此章为范例章 节，未最终完成。只用于收集反馈意见。已获邮电出版社许可。请不要把本文做其它用途。 不得修改。对他人对此文做除收集反馈意见以外任何用途所造成的后果，译者该不负责。 本文和原文可以从/H3DStuff/Chapter_3cn.pdf /H3DStuff/Chapter_3.pdf下载 翻译：姚勇(puzzy at H3D Studio, ) , 王小芹 因本人工作太忙，故细节之误谬语之多在所难免。因实际 反馈意见请发送： puzzy3d@ 关于GPU GEMS翻译以及问题反馈和讨论，可以去/3dcorner论坛讨论。 欢迎图形学应用专家指正。 第 3 章 演示程序“Dawn ”中的皮肤 Curtis Beeson NVIDIA Kevin Bjorke NVIDIA 3.1 引言 “Dawn”是由 NVIDIA创建的，用来介绍GeForce FX 产品线的演示程序，它说明如何使 用可编程的着色技术(shading)来创建出逼真的人类角色，结果如图3-1所示。Vertex shaders (在第4节“Dawn 中的动画”介绍)通过带索引的蒙皮(indexed skining)和形态混合 (blend shapes)使一个高分辨率网变形.演示提供了用于设置光照模型的象素shader程序 1，要想得到由象素shader程序(fragment (fragment shader)。如果没有可编程的图形硬件 shader)产生的皮肤和翅膀的细节效果,是不可能的。 这节讨论如何使用可编程图形硬件，来照明与加速角色 Dawn 皮肤的着色 。 图3-1 Dawn 1). 概念和实现曾得到NVIDIA. 的Gary King 和Alex Saldaartchouk 的帮助。 3.2 皮肤着色 由于多种原因，在计算机图形中模拟皮肤是十分困难的。即使用在电影中应用的高端图 形产品模拟出来的真实仿真角色，也经不起近距离的观察。人类可以得到大量无言的信息: 例如重心的移动，走动的特别习惯,面部的表情,甚至有些人的皮肤泛红等。研究已经表明， 婴儿在出生的片刻就能识别并且注视人的面部表情。我们人类可以借助于动作和情感表现， 甚至皮肤颜色的细微变化，感觉和察觉到一些无规律的东西。虽然很少有人能理解像“表面 下散射”(subsurface scanttering)、“轮廓照明”(rim lighting)这些词汇，但是当你把它们渲 染错了的时候，几乎任何人都可以给你指出。 除了着色问题之外, 有时人们可能会因为皮肤运动的方式，说皮肤看起来像是塑料。因 此角色的设置是很重要的。第4章描述了用于“Dawn ”演示的技术使用累积的索引 蒙皮(accumulated indexed skinning)来驱动身体,通过混和对象(网格)把表情加到Dawn 的面部。这些技术对Dawn和她的动作提供了尽可能的近似。但仍未能充分地描述附在骨骼 上的皮肤的滑动、弯曲和下垂方式。在创建一个角色的时候, 重要的是在观察者实际可见的 观察范围内,对角色运动和着色(shading)进行建模。 3.3 场景的照明 一旦皮肤有了拟真的运动方式,就可以把注意力集中在着色上。最直接的办法是把一个 表面的着色(shading)分解，先考查场景的照明环境，然后再看皮肤对光的响应。 3.3.1 高动态范围的环境 我们想把创建的角色放置在不同于传统的光照设定中。老的图形架构建立在Gouraud和 Phong光照的概念上。即把所有的入射光看成是从无穷小点光源、方向光或聚光灯光源发出 的。使用纹理以及相应公式来反映物体表面的漫反射和镜面高光反射。但它们未能描述出一 个合适的光照响应范围。 上述方法的一个不理想之处，是场景往