游戏开发Camera之Cinematic Camera-深度

来源：互联网发布：初学c语言看什么书好编辑：程序博客网时间：2024/04/27 19:03

人的视觉系统是二维的，它通过生理和心理的暗示来感知图像的深度，在现实世界中视觉系统会自动用深度线索depth cue来确定对象之间的距离
游戏画面也是二维的，用x，y轴来定义，画面深度用z轴来定义，可以通过创造深度线索depth cue来产生画面纵深感。
强化Z轴，控制物体与周围环境的空间位置关系。

linear perspective线条透视

线条透视是一种纵深线索，他与大小和next纵深线索有关，下图是一条公路。

强化了近大远小的视觉效果。
下图人物的大小充当了上图的公路。

著名的Ames room视觉错觉，让人误以为两个人是在同一平面上的错觉，就是因为没有给出足够的透视线索，而且被屋子的“水平”地面和天棚所误导。实际上两个人是有深度关系的。

其实这个屋子是这样的

重叠

重叠是一种视觉暗示，也是一种重要的深度线索，经常出现在绘画、漫画、动漫等等，来体现前后关系。
如下图，我们看到的是三个“平面”此时看起来它们是同一平面。把它们加上遮挡关系，你的视觉就会暗示你红色在紫色上面，紫色在绿色上面。

遮挡关系产生的视觉欺骗，下图是正交透视正方体，你对他他既可以是俯视角度（左侧），也可以是仰视（右图），全部因为有一个蓝色长方形的重叠产生的深度效果传达给你的大脑。

思考：此时如果做一个视觉欺骗，把depth在后面的物体，比前面的物体后渲染，就会呈现后面的物体在前面的假象，此时会有什么效果呢？
举个动漫中的例子，非常平面的两个人通过重叠产生深度关系，下图二人如果把小狼放在小樱前面也不会有违和感。

relative height相对高度

此处主要是地平线上下作对比，因为地平线上的物体是以天空为对比，地平线下物体是以地面为物体。举一个最简单的例子，同样大小的飞机，在天上就是离你很远真正的飞机，在地上就是离你很近的飞机模型。因为大脑默认把物体与地面和天空做对比，所以在地平线上物体被认为是离天空很近，所以让人感觉离得很远，而在地面的物体大脑默认和地面作比较，所以让人感觉离的很近。

素描等绘画中的深度

素描中的深度主要是明暗关系，近大远小，近实远虚，前紧后松，
也有重叠的使用，对远处物体的边缘进行虚化，细节弱化，颜色接近于背景色等等。

relative size相对大小

相对大小产生深度线索
借用一果壳朋友的回答眼睛里的水晶体相当一个凸透镜，视网膜相当像面。若看清楚某个物体，必须使它的像落在视网膜上。从人眼瞳孔中心对物体的张角与视角相等，所以视角的大小决定了视网膜上物体的像的大小。同样高的两棵树，离开眼睛远的一棵，它的视角比近处的那棵的视角小，因此，远处的树看起来比近处的小，近大远小就是这个道理。简单的说，就是视角不同。
原理如下图（博主简单画了个图。。不要介意。。）

如下图，蓝色小球缩小后明显感觉是在红色小球后面

比如电脑游戏之中的第一款FPS游戏，德军司令部3D(Wolfenstein 3D)，就用这一点产生了深度。

aerial perspective空中透视

产生原因，大气散射，详见这篇文章unity3d shader之实时室外光线散射（大气散射）渲染，大气散射光，短波或蓝色波长的光易被大气粒子散射，所以远处物体大多偏蓝，这也是天空是蓝色的原因。阳光由于散射增加会减弱并变色。物体也会随着距离增加散射增加而减弱并变色。

大气中散射由多种原因产生，微粒，尘埃，水蒸气等等
散射分为瑞利散射Rayleigh Scattering和米氏散射 Mie Scattering
瑞利散射是米氏散射的一种
当光线穿过大气层,大气中气体蓝色部分瑞利散射强烈，但是红色或黄色等波长长的瑞利散射很弱。
由于天空产生的蓝色的光的散射，阳光到地面的颜色发黄。在日出日落中, 由于空气密度的增加和地球表面附近的粒子，瑞利散射效应更明显。
相比之下,水滴组成云与可见光的波长大小类似，更倾向于米氏散射而非瑞利散射。假设所有可见光的波长分布大致相同,因此云看起来是是白色或灰色的。

米氏散射大多数为烟雾和云散射牛奶、生物组织和乳胶漆之类大粒子。
在多云天气主要是米氏散射（水滴）。发生米氏散射的介质中粒子大，为球形粒子
在空中透视中，近处远处的物体对比大概是这样的，颜色变化，边缘模糊，等等。