GDC2013 Static Lighting Tricks in Halo 4

# brief

- gpu lightmapper，间接光是一个texel一个hemi-cube烘焙。gpu烘焙坑更多，比如非workstation的gpu会melt。。。

- texture packer很重要

- 用了light intensity 用了sparse refinemnet(色彩没用这个refine),有个overlay texture用来indirect pixel到refinement texture上

# overview

- experience behind writing a GPU lightmapper,遇到了些问题

- 2 methods to improve static lightmap

# GPU light mapper

- 技术

    - standard rasterization for direct lighting

    - hemi-cube renddering for indirect

- 为啥要搞

    - pros: 快，质量好,draft mode能真正最后结果.质量好主要是因为能super sampling

    - cons: nightmare to debug， non workstation GPU just meltdown(要命的是出错误的结果不崩溃)

# high-efficiency texture packer

- one way to improve fidelity is to improve efficiency(pixel utilization)

- fast(<30 seconds packing) 85% pixel utilization

- 反复提到bilinear filtering,难道这个很重要？

- collapse UVs of narrow charts

    - 好像是说lightmap的尺寸分布符合power law， 总之是会有很多小的chart

    - 有些三角面片的UV占了很长的1像素宽的长条，而虽然只是1像素宽，但是为了bilinear filter不出错，所以要pad，这样尺寸就翻成了3倍大小，但是如果把那些三角面的UVcollapse到一条直线上、然后放到中间，就不会有bilinear filter需要两边pad的问题了

    - 对于占了1个像素的，就更是这样了（9pixel->1pixel).(但是这可能带来别的问题，比如用了dxt compression，可能把16个完全不同的像素放到1个block里，那就没办法了)

    - 做出来得greedy transactinal 算法也被character artists使用，用来pack uv，省事而且有效

- greedy transactional multi-threaded model

    - 多个cpu take largest chart，从左往右，从上往下(like typewriter)找可以可以放下lightmap块的地方

    - 好像是大家从统一起点出发的，如果遇到冲突就从相反得方向开始

    - number of collision is low

# sparse refinement of light intensity

- 用不了high resolution，但是想做出又high resolution的效果

- 每个lightmap pixel的direct intensity can be refined with 4x4 block

    - 用overlay texture来point to refinement block

    - refinement block是5x5，用什么half pixel jitter来处理bilinear filtering。说是如果你不用hardware filtering的话速度降得就厉害了

    - 超过一定距离后也不再做refinement了

- 内存控制

    - 把区域按优先级排，然后按照内存限制来truncate

    - DXT3A 存refinement

- 要是贴图压缩算法要一些是不是也就没这个事了

# QA

- 怎么处理mipmapping：不处理，不想因为mipmap多出内存。的确会有texture cache trashing，但是不严重（可能因为lightmap精度本来就不高）

- hemi-cube是否有aliasing

    - default resolution是128x128（我想是说cube一个面的尺寸，raytrace时的尺寸）

    - 由于最后还是会搞到basis function上，所以实际上完全没有aliasing

    - for every texel，generate a hemi-cube，render and project it

    - 在draft模式会把texel cluster起来，render，然后split回去然后blend。不过这么讲还确实是raytrace算间接

- 所以lightmap上存的啥？SH？

    - 不是简单地存irradiance value

    - 差不多就是SH，2 linear sh， use trick to make result sharper，不存quadratic，360上搞不起