Raymarch着色器如何工作？

我一直在看这里的shaderoy.com中的着色器，大多数很酷的着色器都有共同的噪点和raymarch。我完全不了解源代码，但我确实想要。这些着色器如何工作，raymarch算法如何工作？我到处搜索，找不到关于该主题的任何内容。

谢谢

与光线跟踪相比，这可能最容易理解。

要使用光线跟踪渲染图元，您需要一个函数，该函数会在给定图元和输入光线的情况下，准确告诉您该光线撞击图元的位置。然后，您可以针对所有相关图元测试射线，并选择最接近的交点。CPU擅长于此。

使用raymarching时，您没有这么简单的光线相交功能。给定射线上的一个点，您可以估计该点与表面的接近程度，但是您不知道确切需要多远的距离才能将射线延伸到表面上。

因此，您一次“进行”一步：

1. 从光线的“起点”开始-场景渲染的近平面，或者如果它只是场景中的一个对象，则与光线的边界相交。（下图中的P0）

2. 评估距离函数以获得对曲面的距离的估计。（图中最大的圆圈）

3. 根据您的估计，沿着射线向前移动。保守地说，此举应该很短，所以您有信心不会在任何地方穿过地表。

4. 现在您有了一个新的点（下面的P1）-获得一个新的估计并重复。

5. 继续获取估计值并向前走，直到您到达曲面的阈值距离以内，或者达到最大步数。（下面的P4）

6. 现在您有了表面的深度，并且可以从附近的样本中推断出法线/环境光遮挡之类的东西，并使用此数据对像素进行着色和着色。

GPU Gems 2第8章中的示例图

由于每条射线都是独立的，并且每个步骤仅使用（通常）本地信息，因此在GPU上进行并行化的时机已经成熟。通常，屏幕上只会绘制两个三角形。光栅化这些像素后，传递到片段着色器的每个像素代表一条光线。片段着色器使光线行进，直到到达表面为止，然后返回结果（通常只是在单独的全屏通道中进行纹理化和着色的深度值）。

确切的步骤在很大程度上取决于您要达到的特定效果。Raymarching技术用于...

• 高度场，可在传统栅格化几何图形上模拟表面位移（视差遮挡贴图）
• 场景深度缓冲区，用于屏幕空间反射
• 用于可视化3D采样数据集的体积纹理（通常是科学/医学）
• 隐式函数，用于呈现诸如分形之类的东西
• 过程距离字段，就像IñigoQuilez 的作品一样（上面评论中msell的出色链接）。

Raymarching还用于混合每个步骤（通常使用固定步骤而不是每次都估计距离）来渲染体积半透明性，如Wikipedia中的示例所示。

这已经成为一种实时渲染详细云的流行方法。

甚至“ 内部贴图”（一种模拟建筑物窗户后面的室内细节）的方法，也可以被视为一种光线散布的形式，其中光线从进入窗户的点开始逐步步进到最近的墙壁，地板/天花板或家具平面。

如果您对特定类型的光线触发效果感兴趣，则可以通过提出带有特定示例的新问题来获得更详细的答案。作为一个家庭，这项技术过于多样化，无法一口气覆盖所有内容。;）我希望这为您提供了一个框架，以了解这些着色器的底层功能。