Games101 Homework7 优化

Whitted到PathTracing优化：多线程、随机SSAA与性能提升

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已于 2023-09-07 19:23:49 修改 · 143 阅读

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#c++ #图形渲染

于 2023-09-02 15:53:41 首次发布

本次作业其实就是在 whitted-style 的 ray tracing 上进行改进，实现更常见的 path tracing，原理部分闫老师的课程和作业文档中已经讲地十分清楚，不再赘述（如有一些细节上的疑惑，可以参考官网的论坛作业7发布公告 – 计算机图形学与混合现实在线平台 (games-cn.org) 或者这篇文章Games 101 | 作业7 + 路径追踪 Path Tracing + 多线程 - 知乎 (zhihu.com)），这里主要分享几个可以优化的点。

优化一：多线程加速

对于屏幕上的每个像素，因为不考虑光线之间的碰撞，从每个像素发出的追踪光线其实是相互独立的，故而可以给每个像素使用一个线程用于光线追踪。

在实际中，由于硬件限制，可以考虑在一个线程中绘制多行像素，达到多线程加速的目的。

具体做法是，使用一个绘制函数，新开线程给函数传参，告诉它要绘制那几行像素，使用隐函数会比较方便，参考代码如下：

int num_threads = 64;
std::thread th[num_threads];
int thread_height = scene.height/num_threads;

auto renderRows = [&](uint32_t start_height, uint32_t end_height) {
    for (uint32_t j = start_height; j < end_height; ++j) {
        for (uin