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浅析DirectX11技术带给图形业界的改变

中关村在线 作者:ZOL 编辑:王旭 05-07
● Tessellation技术拆解分析

    Tessellation这个英文单词直译为“镶嵌”,也就是在顶点与顶点之间自动嵌入新的顶点。Tessellation经常被意译为“细分曲面”,因为在自动插入大量新的顶点之后,模型的曲面会被分得非常细腻,看上去更加平滑致密。它是一种能够在图形芯片内部自动创造顶点,使模型细化,从而获得更好画面效果的技术。Tessellation能自动创造出数百倍与原始模型的顶点,这些不是虚拟的顶点,而是实实在在的顶点,效果是等同于建模的时候直接设计出来的。


浅析DirectX11技术带给图形业界的改变
图形业界对于曲面细分的探索不断深入

    在此之前,人们对低代价多边形操作法已经探索了近10年,从最开始的对三角形的fan操纵,到后来的龟裂和冲撞检查,这些方法可以实现曲面细分效果,但是对资源的消耗量太大不可控制。这次微软在DirectX 11中加入硬件Tessellation单元,我们可以视作曲面细分技术历经长时间的磨练后修成正果。虽然它不太符合通用处理单元的设计方向,但是如果计算晶体管的投入与性能回报,独立的硬件Tessellation单元是目前最好的选择。

    Tessellation技术是完全可编程的,它提供了多种插值顶点位置的方法来创造各种曲面:

  1. N-Patch曲面,就是和当年TruForm技术一样,根据基础三角形顶点的法线决定曲面;
  2. 贝塞尔曲面,根据贝塞尔曲线的公式计算顶点的位置;
  3. B-Spline、NURBs、NUBs曲线(这三种曲线均为CAD领域常用曲线,在Maya中均有相应工具可以生成)
    4. 通过递归算法接近Catmull-Clark极限曲面。

浅析DirectX11技术带给图形业界的改变
不同方式的曲面细分效果实例

    Tessellation技术最初主要被用以“细分曲面”,随着该技术被纳入DX11范畴,得到大范围推广之后,插值顶点的算法也越来越多,因此用途也越来越广,产生了很多非常有创意的应用。

    Tessellation技术还经常与Displacement Maps(贴图置换)技术搭配使用,从而将平面纹理贴图改造成为具有立体感的几何图形,大大增强3D模型或场景的真实性。

    除了大幅提升模型细节和画质外,Tessellation最吸引程序员的地方就是:他们无需手动设计上百万个三角形的复杂模型,只需简单勾绘一个轮廓,剩下的就可以交给Tessellation技术自动镶嵌,大大提高开发效率;而且简单的模型在GPU处理时也能大幅节约显存开销,同时大幅提升渲染速度。

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