何康本

（四川大学计算机学院，成都610065）

0 引言

随着图形处理器硬件的高速发展，使得绘制更高质量的图形效果变为可能。然而，目前游戏中的实时绘制的绘制效果仍然和离线渲染的真实效果（Ground-Truth）间较大的差距。近些年来，硬件公司一直通过优化硬件来弥补差距，2020 年NVIDIA 公司在2018 年发布的显卡基础上，进一步优化硬件性能，发布最新光线追踪优化的显卡。然而，光线追踪过程中需要求解渲染方程，其中设计大量的积分计算，想要在游戏中实时实现基于物理的实时全局光照效果仍然需要时间。同时，支持光线追踪显卡价格昂贵，老一代显卡并不支持硬件光线追踪。因此，使用其他渲染方法便成为人们关注的焦点，利用符号距离场进行图形绘制便是其中之一。

利用符号距离场进行场景绘制的应用在近些年来大量增多。早在2013 年，Rougier[1]利用符号距离场实现高质量的2D 文本绘制。在2015 年的Siggraph 大会上，Wright 等人[2]利用符号距离场实现环境光遮蔽（Ambient Occlusion）、软阴影（Soft Shadow）等渲染效果。在2018 年GDC 上，Sebastian[3]介绍符号距离场在游戏《Claybook》中的应用，其只利用符号距离场进行场景的绘制，同时在Wright[2]实现环境光遮蔽（Ambient Occlusion）、软阴影（Soft Shadow）等效果的基础上，进一步提升渲染效果。

符号距离场（Signed Distance Field）能够表示空间中任意一点到最近物体表面的最短距离[4]。其能够对场景的距离信息、物体表面信息进行有效表达。在数学中，其为三维空间映射到一维空间中函数，具体定义为

其中S 是构成模型的点，这些点的组成整个物体对象。函数Sign 用以确定点是否在模型内部，若在内部则返回-1，反之为1。……