13、多命中光线追踪与图像负载均衡技术解析

多命中光线追踪与图像负载均衡技术解析

1. 多命中光线追踪（Multi-Hit Ray Tracing）

在GPU光线追踪应用中，我们探讨了使用Microsoft DirectX Raytracing（DXR）实现多命中光线追踪的几种可能方案，并在示例应用中测试了它们的性能。

实验结果表明，在我们所研究的实现方案中，使用DXR任意命中着色器（any-hit shaders）实现的节点剔除多命中光线遍历（node-culling multi-hit ray traversal）在测试平台的场景中整体表现最佳。这种实现方式相对简单，相比对应的朴素多命中遍历实现，仅需多编写几行代码。同时，该方案无需重新实现内置的光线/三角形相交操作，从而在生产环境中相对于其他方案进一步降低了开发和维护成本。

为了方便读者进一步探索DXR中的多命中光线追踪，我们提供了示例GPU光线追踪应用中所有四种DXR多命中变体的源代码和二进制分发版本。

2. 图像负载均衡方案

2.1 引言

在尝试将单帧图像的渲染工作分配到多个处理单元时，一个关键问题是如何将像素分配给各个处理单元。这里的处理单元可以是GPU、CPU核心或网络集群中的主机等。

路径追踪渲染器中的工作负载通常具有较大差异。例如，在一个无限环境穹顶中的汽车场景中，未命中任何几何体而直接命中环境的光线计算成本极低；而命中汽车前照灯的光线则会产生较高的光线追踪成本，并且会在前照灯的反射器中多次反射，其计算成本可能比仅显示环境的像素高出几个数量级。而且，这种成本事先是未知的，因此无法据此计算出最优的工作分配方案。

2.2 负载均衡方案需求