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革命性DX11架构!GTX480/470权威评测

第二章/第二节 Tessellation技术实现的原理

    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。下面这张图形象的反映出Tessellation技术的原理和所实现的效果:

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Tessellation原始模型——轻度细分——重度细分

    通过上面这张示意图,我们就可以更容易理解Tessellation技术是怎么回事了,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。

    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。

    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,在本章后面几节当中笔者会为大家做更详细的介绍。

    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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