insomniac's water rendering system

http://www.insomniacgames.com/tech/articles/0409/files/water.pdf

 

链接下面还有source code，实现的挺优雅，艺术品欣赏下不错（直接导致有段时间变成变量命名变成c风格了）。

但是算法上看文章了解比较好，代码最核心部分是spu汇编，看得累。

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题外话：

insomnic这篇论文非常具有理论和实战价值。

但是真正让我感叹的是这本身是很不错的技术，本应成为insomniac的宝贵财产，而insomniac却share了出来。

比较之下，也只有carmack open source quake代码能更胜一筹了。

再次表达敬意

 

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现在fps游戏中的水大抵这几个方面需要考虑：

• grid的分布----由于可见范围过大，需要project grid这类技术来让grid分布尽可能合理，近密远疏。
• ambient wave----这部分基本是达成共识fft，至于bioshock，hydrobophia这种迎面扑来的是another story
• interaction----交互时候的波动
• 光学效果----reflection, refraction, fresnel都是last gen考虑过的问题了，虽然重要，但是insomniac唯一提到的是他们hack了reflection，使用正面render target直接反一下。

grid和ambient wave这里前人已经给了不错的答案了，这部分也不是这个paper的核心所在。

不过lod那里在算ambient wave时候有个优化，很古怪的，没太看懂。。。留着以后慢慢品吧。

 

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convolution based interaction

这里基本原理是convolution based algorithm for animated water waves的原理。

但是insomniac走的更远，首先是以overlap save的方法来优化convolution。

时域中的convolution在频域中是个乘法操作。

这个道理在巨早的时候就被大家知道了，但是知道fft算法发明出来才具有实际应用价值。

在fft的情况下，把interaction tile的heightmap转到频域，然后和convolution的kernel（频域）相乘，然后ifft变回来就是结果了。

 

insomniac得以把fft的汇编代码在convolution阶段又用了一遍。

 

另外一点觉得是一个理解很好的点是，把convolution和interaction都看作是在随时间更新相位的spectrum component。

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这里本来我想扩展一下，做更大范围的卷积的快速算法（overlap save）但是失败，因为overlap save的前提是函数是周期函数。

所以如果在一个area下边加一个impulse，然后全area fft_convolution，会发现波会从area的顶部散下来，orz。

 

所以insomniac的interaction都是每一个interaction生成一个tile，在tile中心开始impulse，然后去convolution，由于是tile中心，所以不用担心波会越过下界，进而就不会下进上出了。

 

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最后觉得insomniac带来的理论和推导非常的棒，但是由于是在ps3上，spu的计算能力逆天，所以其他平台上不适合直接复制。

还是根据平台特性，来从原始理论推导出合适算法比较好。