总结

需求

性能scalable，只需要修改LUT分辨率和Sample Count
支持TOD，weather，支持从太空看

本文优化

Sky-View 2D LUT
- low resolution, runtime raymarching (low frequency)
- Lat-Long mapping (switch to raymarching in the outer space)
- Non-linear coding, improve precision at the Horizon
Multiple LUT，提出一种把递归简化成等比函数直接求解
- 主要是把多级散射简化成均一光照（否则只能递归采上一阶光照）
- 优点：效率很高，手机可用
- 缺点：做了很多近似 - 2阶及以上各向同性，2阶以上光强近似相等，导致相位系数高，密度高时结果不正确
light shaft：screen space raymarching with sampling shadowmap (need 20+ steps without temporal filter)

Sky rendering

Transmittance LUT
Sky LUT
- Lat-Long mapping，Non-linear encoding，improve precision at the Horizon
- 8 step count on mobile
- sun direction and camera position related
Aerial Perspective LUT
- froxel - 32x32x32
- transparent applied per-vertex - the fog is low frequent.
Multiple Scattering LUT
- 做了很多近似 - 导致Mie各向异性强，或密度高时，多次散射结果不准确
  - 2阶以上采样点周围光照强度相同（简化递归计算的关键）
  - 2阶及以上相位函数近似成各向同性
  - 2阶以上不考虑遮挡
- 求2阶散射系数 - 其实计算的是大气在高度上的2阶散射分布
  - （球面积分，64个ray cone，还可以只积分上下两个方向做简化，效果有时也还行）
  - 考虑遮挡，考虑散射率，透射率等，各向同性
- 求每一阶散射的传递函数- 把递归简化成等比数列
  - （也是球面积分，同上）
  - 近似认为多级散射分布均匀（能简化的关键，如果分布不均匀，则只能递归采前一阶的结果）
  - 不考虑遮挡，考虑散射率，透射率等，各向同性
- 然后乘一起就是多次散射系数了，存到2D LUT中（h, L）
- 运行时乘以光照强度即可得到2阶-无穷的散射光结果，再加上single scatter即可得到多次散射光照，再求最终的路径积分即可
Performance - Fortnite《堡垒之夜》 iphone6s上大概1ms（居然是全实时）
- Transmittance - 256 x 64 - 0.53ms (Transmittance精度比较影响结果）
- Sky-View - 96 x 50 - 0.27ms
- AP - 32 x 32 x 16 - 0.11ms
- Multi Scatter - 32 x 32 - 0.12ms