37、实时渲染中的光线追踪技术深度解析

实时渲染中的光线追踪技术深度解析

在实时渲染领域，光线追踪技术正逐渐成为提升画面质量的关键因素。本文将深入探讨光线追踪在实时渲染中的应用，包括光子映射的过滤技术、混合渲染管线等内容。

光子映射的过滤技术

在实时全局光照的光子映射中，过滤技术对于提升图像质量至关重要。

深度和法线差异权重

对于两个不同像素 $p$ 和 $q$，深度差异权重 $w_z$ 定义为：
[
w_z(P,Q) = \exp\left(-\frac{|z(P) - z(Q)|}{\sigma_z|\nabla z(P)| + \epsilon}\right)
]
其中，$z(P)$ 是像素位置 $P$ 处的屏幕空间深度，$\nabla z(P)$ 是深度梯度向量，经过实验发现 $\sigma_z = 1$ 效果较好。

法线差异权重 $w_n$ 用于考虑表面法线的差异：
[
w_n(P,Q) = \max\left(0, \frac{\hat{n}(P) \cdot \hat{n}(Q)}{\sigma_n}\right)
]
这里 $\sigma_n = 32$ 效果较好。

时间过滤

时间过滤通过累积前几帧的值来提高图像质量。它通过使用速度向量重新投影前一帧的过滤辐照度值，然后在每个像素 $p$ 处计算前一帧重新投影的过滤辐照度值 $\tilde{E} {i - 1}(P)$ 和使用溅射计算的辐照度值 $E_i(P)$ 之间的指数移动平均值，得到时间过滤后的辐照度 $\tilde{E}_i(P)$：
[
\tilde