一张图搞定SDF的概念

Posted 2021-02-07 skiwnchiwns

本文仅代表个人理解，谬误之处请指正。

SDF:

Signed Distance Field,译为有向距离场，“有向”、“距离”、“场”这三个词非常精确的描述了sdf究竟是个什么东西。GPU Gems 3中是这么描述sdf的：“SDF是由到（多边形模型）物体表面最近距离的采样网格。作为惯例，使用负值来表示物体内部，使用正值表示物体外部。SDF理念对于图形图像及相关领域具有很大的诱惑力。它经常被用于布料动画碰撞检测、多物体动力学、变形物体、mesh网格生成、运动规划和雕刻。”

关于sdf的更多知识可参考如下链接：GPU Gem 3，Byte wrangler`s blog,SIGGRAPH2007_AlphaTestedMagnification。

在naiad中的sdf是个3d的东西，但我接下来用自己制作的一幅二维图像来解释2d的sdf，这样反而更容易理解3d的sdf~

图1

图1中：

1、蓝色线条为sdf的零边界连线，在naiad中则是iso-scope显示的iso surface。

2、“有向”“距离”“场”的概念：voxel中数字正负与黑色箭头代表“signed”，正负数字与零边界之差为“distance”，青色区域代表“field”。

3、青色区域为sdf存在的区域，在naiad中则是fine tile区域。

 

 

Iso-surface：

译为等值面、等参面、等值参数面，在naiad中可以理解为一种用于可视化sdf等值面的一种显示方法，iso-scope默认显示的是sdf的零参数面（零边界）。

 

 

iso-scope：

iso-scope用来查看sdf在不同边界值下的iso-surface,在naiad中使用的非常频繁。

图2

 

图3

 

iso-scope不仅能显示模型的原生sdf，也能显示原生sdf通过零边界偏移后的情况，如图4:

图4

 

图4中Iso  Value中的数值0.1可以理解为显示SDF值为0.1的等值面。

 

iso-scope所查看的对象必须是body，而且这个body必须带有这样一个Field Channel，这个Field Channel必须是distance channel，也就是sdf。

 

Quality菜单下

Slice Count：iso-scope的显示原理是把sdf根据voxel进行采样并切片显示。Slice Count越高，sdf显示越细致，显存刷新速度越慢，Slice Count与显存占用呈线性关系。

SuperSampling：对于voxel的超采样精度。SuperSampling越高，sdf显示越准确，显存刷新速度越慢，SuperSampling与显存占用成指数递增关系，过高容易导致显存溢出，显卡停止响应。

 

 

tile-scope：

tile-scope用来查看body的tile-layout，tile-layout指的是naiad中body的field channel所存在的区域。查看tile-layout是naiad中用来了解资源占用以及各种性能问题诊断的重要手段。一个正常的带有field的body通常有能将其粒子、模型完全包裹的tile-layout，如图5：

图5

 tile-layout包含fine tile和coarse tile，sdf只存在于fine tile中，通常关注fine tile就可以。

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