如何快速，实时地生成带符号的距离场（2D）？

在上一个问题中，建议可以对带符号的距离字段进行预先计算，在运行时加载然后从那里使用。

由于某些原因，我将在本问题末尾（针对感兴趣的人）进行解释，因此我需要实时创建距离字段。

有一些针对不同方法的论文，这些方法应该在实时环境中可行，例如用于倒角距离变换和基于Voronoi图逼近的变换的方法（如Pixeljunk Shooter开发人员在本演示文稿中所建议的），我（因此可以假设很多其他人）实际上很难使用它们，因为它们通常很长，大部分时间都在数学上and肿，并且在解释上不太算法。

您会建议使用哪种算法实时（最好在GPU上）创建距离场，尤其是考虑到距离场的最终质量？

由于我正在寻找实际的解释/教程，而不是指向另一篇论文或幻灯片的链接，因此，只要有资格获得此问题，它就会得到悬赏：-)。

这就是我需要实时进行操作的原因：

如果您必须针对大型2D环境（例如，大型Terraria类地图）预先计算这些SDF，则这意味着您要接受更大的存储空间开销（以及地图生成时间），而需要实施更多足够快的实时SDF生成的复杂算法。

例如，如果您选择一个相对较小的，具有1000 * 256（宽*高）且地图尺寸为10 * 10像素，因此总尺寸为10000 * 2560像素的地图，则已经需要花费大约2兆字节的空间假设您仅存储从0到255的距离值，则SDF分辨率为128x128。

显然，这很快就会变得太多，并且是我不想拥有的开销。

还有别的：

SDF可以用于很多事情（例如冲突检测），并且甚至可能尚未发现一些有用的应用程序。我认为将来会有很多人去寻找这些东西，如果我们在这里得到全面的答复，我想我们将为很多人提供帮助。

Catalin Zima在他的文章中解释了如何实现动态2D阴影-并且他确实使用了带符号的距离字段（据我所知，这只是在这种情况下阴影缓冲区的一个奇特名称）。他的方法确实需要一个GPU，而他的实现方式并不是最好的（他在我的机器上大约20灯时降到60Hz以下，我的大约500灯）；这是可以预料的，因为他更喜欢代码的清晰性而不是速度。

实作

完全由他执行：

1. 将所有阴影脚轮渲染为纹理。
2. 计算每个像素到光源中心的距离，并将该值分配给不透明像素的RGB。
3. 扭曲图像，使其代表3D相机如何看到这些像素。
4. 使用他的文章中描述的异常调整大小将图像压缩为2xN大小的图像（普通调整大小将不起作用）。
5. 现在，2xN图像是光的所有四个象限的符号距离字段（请记住，一个象限基本上是90度的单个摄像机平截头体）。
6. 渲染光照贴图。
7. 模糊光照贴图（基于与光照的距离），以便获得柔和的阴影。

我的最终实现是（每个步骤都是一个着色器）：

1. 做（1）。
2. 做（2）和（3）。
3. 做（4）。他的执行速度非常慢：如果可以尝试使用GPGPU。我无法使用GPGPU（XNA），所以我做的是：
   • 设置一个网格，其中前N / 2列由N / 2个四边形表示，位置完全相同（覆盖最终缓冲区的第一列），但纹理坐标不同（第二N / 2列也是如此）
   • 关闭GPU上的深度测试。
   • 使用MIN像素混合功能。
4. 执行（6）和（7）。

这非常巧妙：基本上是将阴影从3D处理为2D的直接转换。

陷阱

主要的陷阱是不应遮蔽某些对象：在我的示例中，我正在编写Liero（实时蠕虫）克隆，因此不希望例如对玩家的蠕虫进行遮蔽（至少一个）在每个玩家的屏幕上）。我为这些“特殊”对象所做的全部工作是最后一步，将它们重绘。具有讽刺意味的是，大多数对象没有被遮盖（蠕虫，风景前景），因此这里存在透支问题。