レイトレ合宿6 レンダラー紹介 / Renderer Introduction, Ray Tracing Camp 6

レイトレ合宿6 ( https://sites.google.com/site/raytracingcamp6/ )で提出した作品のレンダリングに用いたレンダラーの紹介です。

NVIDIAのOptiXを活用したGPUレンダラーです。光輸送アルゴリズムとしてはPath Tracing with MISを使用、マテリアルとしてはスタンダードなものに加えてUE4かFrostbiteのようなBRDFを実装しています。

Transcript

1. レイトレ合宿6 2018/09/01-02
   https://sites.google.com/site/raytracingcamp6/
   VLR
   @Shocker_0x15
   

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2. 今回の技術的ポイント
   再びGPUレンダラー！
   - OptiXによる実装
   - Full-Featured Path Tracer
   - デュアルシーングラフ
   

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3. 2018年3月ごろ：
   ... GDCでDXR発表されたし触ってみよう
   手元PC (MacBook Pro Retina 2013, GT 750M)で動かず！
   ... 環境もまだ安定してなさそうだしHLSLも書きたくないなぁ
   (そもそも今思えばレイトレ合宿の環境で動くのか？)
   

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6. NVIDIA OptiX
   かのピクサーがLookdev用のレンダラーに使っていたり
   有名どころのレンダラーのGPU実装も
   バックエンドに使っていたりするらしい
   あれ…OptiX最高なのでは…？
   シェーダー構成もDXRと極めて近いし
   CUDAという安定してそうな環境かつ強力な文法で書ける
   OptiX最高なのでは…？
   

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7. 書きました
   

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8. Full-Featured Path Tracer
   GPU実装だからといって機能は妥協したくない
   - シーングラフ
   (これはOptiXがある程度担保してくれる)
   - 任意形状の光源・EnvLight
   - 多様かつ複雑なマテリアル
   - Lambert, Ideal Specular BRDF/BSDF
   - UE4 BRDF
   - …
   - 実用的な光輸送アルゴリズム実装
   Path Tracing with MIS
   

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9. ※動画ファイルでした
   

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10. デュアルシーングラフ
    Scene + AS
    Transform A Transform B
    ObjectGroup + AS
    (Transform C)
    Mesh A ObjectGroup + AS
    (Transform D)
    Mesh B Mesh C
    OptiXは任意の深さのシーングラフ
    (articulate scene graph)を作成可能
    だがAcceleration Structureは
    パフォーマンスの観点より
    二階層に留めることが推奨されている
    でもレンダラーを使う側の気持ちとしては
    自由な数の階層を使いたい
    

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11. デュアルシーングラフ
    ユーザー視点のシーングラフの裏で二階層に変換したシーングラフを構築
    Scene
    Transform A Transform B
    ObjectGroup
    (Transform C)
    Mesh A ObjectGroup
    (Transform D)
    Mesh B Mesh C
    Scene + AS
    Mesh A Mesh B Mesh C
    Tr
    AC
    Tr
    ACD
    Tr
    BC
    Tr
    BCD
    ObjectGroup
    + AS
    ObjectGroup
    + AS
    ユーザー視点 内部
    

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12. OptiX所感
    

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13. BVHの構築とトラバースは面倒を見てくれるので楽
    トランスフォームがある場合も透過的に扱える
    しかし
    光源側からの経路のサンプリングが絡み始めると途端に面倒に
    例: 任意メッシュの光源のNEEやライトトレーシング
    透過的に扱えていたトランスフォームを全部自前で処理する必要がある
    ナイーブなパストレーシング実装までは簡単
    →ハイブリッドレンダリングで要求される実装も素直そう(DXRも)
    現状CUDAでは使えるアトミックも使えないので
    フォトンマッピング実装などにも難あり？
    Atomicは使えたが、スレッドグループの概念がサポートされない
    

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14. 余談：OptiX ForumのNVIDIAの人すげぇ...
    

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15. ある日フォーラムで質問を投げた
    

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16. すごい
    

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17. 今後の挑戦
    OptiXが実用的なレンダラー実装として使えることが確認できたので
    CPUレンダラーとの統合
    https://github.com/shocker-0x15/SLR
    OptiX AI Denoiserの利用
    Full-Featuredレンダラーとしての機能拡充
    例: SSSやボリュームレンダリング
    

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