こんにちわ。
Pocolです。

会社でキャラの肌が調整しずらいからどうにかしてくれ！
…と，言われてしまったので，とりあえずPre-Integrated Skinを調べてみようと思いました。

LUTテーブル作るところまでは実装してみました。
出来上がったLUTのテクスチャはこちら。

で，これを作るソースコードは以下のような感じ。

#define STBI_MSC_SECURE_CRT
#define STB_IMAGE_WRITE_IMPLEMENTATION

//-----------------------------------------------------------------------------
// Includes
//-----------------------------------------------------------------------------
#include <cstdio>
#include <stb_image_write.h>
#include <vector>
#include <asdxMath.h>

//-----------------------------------------------------------------------------
//      リニアからSRGBに変換.
//-----------------------------------------------------------------------------
inline float ToSRGB(float value)
{
    return (value <= 0.0031308) 
        ? 12.92f * value 
        : (1.0f + 0.055f) * pow(abs(value), 1.0f / 2.4f) - 0.055f;
}

//-----------------------------------------------------------------------------
//      ガウス分布.
//-----------------------------------------------------------------------------
inline float Gaussian(float v, float r)
{ return 1.0f / sqrtf(2.0f * asdx::F_PI * v) * exp(-(r * r) / (2.0f * v)); }

//-----------------------------------------------------------------------------
//      散乱計算
//-----------------------------------------------------------------------------
inline asdx::Vector3 Scatter(float r)
{
    // GPU Pro 360 Guide to Rendering, "5. Pre-Integrated Skin Shading", Appendix A.
    return 
          Gaussian(0.0064f * 1.414f, r) * asdx::Vector3(0.233f, 0.455f, 0.649f)
        + Gaussian(0.0484f * 1.414f, r) * asdx::Vector3(0.100f, 0.336f, 0.344f)
        + Gaussian(0.1870f * 1.414f, r) * asdx::Vector3(0.118f, 0.198f, 0.000f)
        + Gaussian(0.5670f * 1.414f, r) * asdx::Vector3(0.113f, 0.007f, 0.007f)
        + Gaussian(1.9900f * 1.414f, r) * asdx::Vector3(0.358f, 0.004f, 0.00001f)
        + Gaussian(7.4100f * 1.414f, r) * asdx::Vector3(0.078f, 0.00001f, 0.00001f);
}

//-------------------------------------------------------------------------------
//      Diffusionプロファイルを求める.
//-------------------------------------------------------------------------------
asdx::Vector3 IntegrateDiffuseScatterOnRing(float cosTheta, float skinRadius, int sampleCount)
{
    auto theta = acosf(cosTheta);
    asdx::Vector3 totalWeight(0.0f, 0.0f, 0.0f);
    asdx::Vector3 totalLight (0.0f, 0.0f, 0.0f);

    const auto inc = asdx::F_PI / float(sampleCount);
    auto a = -asdx::F_PIDIV2;

    while(a <= asdx::F_PIDIV2)
    {
        auto sampleAngle = theta + a;
        auto diffuse     = asdx::Saturate(cosf(sampleAngle));
        auto sampleDist  = abs(2.0f * skinRadius * sinf(a * 0.5f));
        auto weights     = Scatter(sampleDist);

        totalWeight += weights;
        totalLight  += weights * diffuse;
        a += inc;
    }

    return asdx::Vector3(
        totalLight.x / totalWeight.x,
        totalLight.y / totalWeight.y,
        totalLight.z / totalWeight.z);
}

//-----------------------------------------------------------------------------
//      ルックアップテーブル書き出し.
//-----------------------------------------------------------------------------
bool WriteLUT(const char* path, int w, int h, int s)
{
    std::vector<uint8_t> pixels;
    pixels.resize(w * h * 3);

    float stepR = 1.0f / float(h);
    float stepT = 2.0f / float(w);

    for(auto j=0; j<h; ++j)
    {
        for(auto i=0; i<w; ++i)
        {
            auto radius    = float(j + 0.5f) * stepR;
            auto curvature = 1.0f / radius;
            auto cosTheta  = -1.0f + float(i) * stepT;
            auto val       = IntegrateDiffuseScatterOnRing(cosTheta, curvature, s);

            // 書き出しを考慮して, 上下逆にして正しく出力されるようにする.
            auto idx = ((h - 1 - j) * w * 3) + (i * 3);

            pixels[idx + 0] = static_cast<uint8_t>(ToSRGB(val.x) * 255.0f + 0.5f);
            pixels[idx + 1] = static_cast<uint8_t>(ToSRGB(val.y) * 255.0f + 0.5f);
            pixels[idx + 2] = static_cast<uint8_t>(ToSRGB(val.z) * 255.0f + 0.5f);
        }
    }

    auto ret = stbi_write_tga(path, w, h, 3, pixels.data()) != 0;
    pixels.clear();

    return ret;
}

//-----------------------------------------------------------------------------
//      メインエントリーポイントです.
//-----------------------------------------------------------------------------
int main(int argc, char** argv)
{
    std::string path = "preintegrated_skin_lut.tga";
    int w = 256;
    int h = 256;
    int s = 4096;

    for(auto i=0; i<argc; ++i)
    {
        if (_stricmp(argv[i], "-w") == 0)
        {
            i++;
            auto iw = atoi(argv[i]);
            w = asdx::Clamp(iw, 1, 8192);
        }
        else if (_stricmp(argv[i], "-h") == 0)
        {
            i++;
            auto ih = atoi(argv[i]);
            h = asdx::Clamp(ih, 1, 8192);
        }
        else if (_stricmp(argv[i], "-s") == 0)
        {
            i++;
            auto is = atoi(argv[i]);
            s = asdx::Max(is, 1);
        }
    }

    return WriteLUT(path.c_str(), w, h, s) ? 0 : -1;
}

ちょっとググって調べた感じだと，https://j1jeong.wordpress.com/2018/06/20/pre-intergrated-skin-shading-in-colorspace/というBlog記事をみて，検証もせずにとりあえず鵜呑みで，sRGBで書き出してみました。
シェーダで使う場合は補正入れてリニアになるようにしてから使ってください。

見落としていたのですが，Ray Classification for Accelerated BVH TraversalのサンプルコードがGithubに上がったようです。
https://github.com/jakubhendrich/pbrt-v3/tree/frustum_shafts

前回はレイトレ合宿用に論文を読んだのですが，肝心のところが書いてなかったので，今回はレイの分類について詳細が書いてある1987年の論文を読むことにします。
毎度のごとく，誤字・誤訳が多々ありますので，間違いを指摘して頂ける場合は正しい翻訳例と共にご指摘いただけると幸いです。

(さらに…)

レイトレ合宿で使うので，必要なところだけ読むことにします。

いつも通り誤字・誤訳があることがあります。指摘して頂ける場合は，正しい翻訳と共にご指摘いただけると幸いです。

(さらに…)

こんにちわ，Pocolです。

たまには日記っぽいことを書いてみようかと思います。
最近の悩みは，シェーダバリエーションの生成とシェーダのマルチプラットフォーム対応どうしようかな？ってことで悩んでいます。
仕事で使っているものは他の方が書いてくれたもので，特に問題なく使っています。
で，「プライベートで使う方はどうしようかな？」ってのが今回の悩みです。
仕事で使っているのと同じものを作るのが手間というのと，
#ifdefのオンパレードが死ぬほど嫌いなので，趣味のコーディングではそういった手法は使いたくないです。
ソースコードが汚くなる。

で，比較的に綺麗に書けたなぁっていうのが，fxファイル。
前職で有名な方もいまだに使っていたというのと，バンジーのスライドだったような気がするのですが，やっぱりfxっぽい記述できるようにしていたんですよね。あとunityもcgfxっぽい感じなので，「やっぱりfxファイルでいいんじゃないの？」って気がして，fxシステム欲しいなぁ・欲しいなぁと思って，ずっと放置していました。
ようやく仕事がひと段落付きそうなので，ちろっと作ってみました。
https://github.com/ProjectAsura/asfxc

あんまり，凝ったツールにすると面倒なので，シェーダの組み合わせだけをとりあえず作るようにしてみました。
組み合わせはxmlファイルで吐き出すので，あとで別ツールにかまして…　みたいなことができます。…というかその目的で作っています。
あくまでも，バリエーション生成用のHLSLソースコードと，バリエーションの羅列を出力だけする簡単なツールです。
雑ですが，とりあえずバリエーション生成はこれで解決！

あと残ったのは，マルチプラットフォーム対応ですね。
会社ではHLSLcc使っているみたいなんですが，HLSLccのフラグに関するドキュメントっぽいものがあんまりなくて，ちと不親切。
で他にないかなぁ…って探していたら，ありました。
https://github.com/microsoft/ShaderConductor

Microsoftが作ってくれているみたいなのです。
Metalにも対応しているみたいなので，「あ、これでいいじゃん！」って思ったので，今のところこれで行こうと思います。
これで，マルチプラットフォーム対応も（ほぼ）問題ないです。

シェーダのワークフローは下図みたいな感じになります。

「ほぼ」と言ったのにはワケがって，それでまた悩み中です。
悩み解決の進展があったら，またなんか書こうとかと思います。

お久しぶりです。Pocolです。
最近お仕事の関係で，たまたま他社さんのソースコードを観る機会があったのですが，そのソースコードのコメントに自分のホームページのURLが記載してありました。
で，見てみたら深度バイアスの説明している個所だったのですが…
「これ正確じゃないな…」と今更ながら気づいてしまったので，訂正を兼ねてここで説明することにします。

深度バイアスについては，”Real-Time Rendering Forth Edition”の7.5にまとめられています。

(さらに…)