redflash revolution renderer / Raytracing Camp 8

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redﬂash revolution 2022-09-03 レイトレ合宿8 @gam0022 / Sho HOSODA

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基本機能  • Unidirectional Path Tracing  ‣ implemented in NVIDIA® OptiX  • Disney BRDF  • Next Event Estimation (Direct Light Sampling)  • Multiple Importance Sampling  • Primitives  ‣ Sphere  ‣ Mesh  ‣ Distance Function (Raymarching )  • ACES Filmic Tone Mapping  • Deep Learning Denoising  2

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revolution？   3 redflash redflash revolution 2019年 2022年バージョンアップ

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レンダラーの出力設定   • 解像度  ‣ 1920x1080    • フレーム数   ‣ 300フレーム   • 30FPS  • 10秒（今回の上限）  4 1フレーム2秒で1920x1080描画！ 

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10秒の尺に詰め込んだ要素   3つのアニメーション     5 ライトレイマーチングのジオメトリーマテリアルのパラメーター

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ライトのアニメーション   ライトのAcceleration構造を毎フレーム更新   6

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レイマーチングのジオメトリーの変形アニメーション   距離関数のパラメーターをアニメーション   7

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マテリアルのアニメーション   マテリアルのパラメーターを上書きするCallableProgramを指定可能に   edge検出などをしてEmissiveをアニメーションさせた   8

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急激に変化するカメラワーク対応   レイマーチングの衝突したとみなす距離の epsをアダプティブに調整   カメラとオブジェクトの距離が急激に変化するカメラワークに対応   9

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カメラワークの工夫   10 手ぶれ Easingによる緩急   映像としての品質や説得力を多少は向上できた  

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ポストエフェクト   • Vignette   ‣ 周辺減光    • Fade In / Fade Out   ‣ 暗転で終了  11

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レイマーチングの高速化   • 速度比較！レイマーチングvsレイキャスティング | gam0022.net   12     レイマーチングはレイキャストより15～20倍くらい重い   （MengerSpongeで計測した場合）  

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レイマーチングの高速化   • 通常のレイマーチング   ‣ カメラの座標からレイマーチングをスタートする     • 少し工夫したレイマーチング   ‣ AABBの表面からスタート（少し高速化できる）     • 今回のレイマーチング   ‣ 1サンプリング目のDepthを保存   ‣ 2サンプリング以降は、カメラからレイをDepthだけ進めた座標からスタート   ‣ プライマリレイの交差判定は劇的に高速化   • 1回目のmarching loopで衝突判定が終了   • marching loopが300回→1回であれば、300倍に高速化   ‣ セカンダリレイの交差判定には効果なし   • roughnessが0に近い完全鏡面のようなマテリアルなら   セカンダリレイのDepthを保存するのは意味があるかもしれない   13

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[デバッグ機能] 軽量レンダラー   DirectionalLight + PointLightのDirectLight + Emissive   リアルタイムにアニメーションを確認可能になった   14

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[デバッグ機能] WASD移動   • 個人的にマウスよりカメラを調整しやすい   • WASDでカメラワークのあたりをつけた   15

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レンダリングの戦略   • 1フレームあたり2回OptiXのlaunch  ‣ 1回目のlaunch  • シーンの重さとGPU性能をベンチマーク  • 1フレームあたりのサンプリング数を決定  ‣ 2回目のlaunch  • 制限時間ギリギリのサンプリング数でレンダリング  • 1回目のlaunchの描画結果も平均値に加算  16 どんな環境でも制限時間以内にレンダリング完了  

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PNG保存の並列化   • PNG保存とレンダリングは並列実行  ‣ main-thread: 現在フレームのレンダリング  ‣ sub-thread: 前フレームのPNGエンコードとファイル保存    • 余談  ‣ stb_image + 4K解像度  • レンダリングよりPNG保存がボトルネックになった  17

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