一个路径追踪小程序，利用了 CPU 多线程或 CUDA 加速计算。项目最初参考了《GAMES101: 现代计算机图形学入门》的作业7，有大幅度的调整。学习笔记保存于知乎专栏。

A RayTracer, accelerated by C++ multithreading or CUDA.

• CPU : AMD Ryzen 7 6800H with Radeon Graphics
• GPU : NVIDIA GeForce RTX 3060 Laptop GPU
• Config : cornell-box

	CPU	CUDA
耗时	1 min 49 sec 330 ms	55 sec 58 ms
绘制结果

• 基于路径追踪（path tracing）算法迭代求解绘制方程定积分，包括：
  • 使用蒙特卡罗方法（Monte Carlo method）计算辐射亮度（radiance）的数学期望；
  • 重要性抽样（importance sampling），给定光线入射方向和表面法线方向，根据 BSDF 对光线出射方向进行重要性抽样；
  • 多重重要性抽样（multiple importance sampling）：
    • 按发光物体表面积直接采样光源；
    • 按 BSDF 采样光源；
  • 俄罗斯轮盘赌（Russian roulette）控制路径追踪深度；

• 朗伯模型（Lambert's model）定义的平滑漫反射（smooth diffuse）材质；

• Oren–Nayar 反射模型（Oren–Nayar reflectance model）定义的粗糙漫反射（rough diffuse）材质；

• 微表面模型（microfacet model）定义的电介质（dielectric）材质，模仿 mitsuba 相应的材质；

• 薄电介质（thin dielectric）材质，模仿 mitsuba 相应的材质；

• 微表面模型（microfacet model）定义的导体（conductor）材质，模仿 mitsuba 相应的材质；

• 塑料（plastic）材质，模仿 mitsuba 相应的材质；

• 使用 Kulla 和 Conty 提出的方法，尝试补上微表面模型没有建模的，微表面之间的多重散射；

• 环境映射（environment mapping）

• 凹凸映射（bump mapping）

Following features are available only in archived project.

• 基于双向路径追踪（bidirectional path tracing，BDPT）算法迭代求解绘制方程定积分；

• 各向同性相函数（Isotropic Phase Function）描述的参与介质，模仿 mitsuba 相应的材质；

• 亨尼-格林斯坦相函数（Henyey-Greenstein Phase Function）描述的参与介质，模仿 mitsuba 相应的材质；

项目使用 vcpkg 进行 C++ 库管理。

necessary :

• assimp
• pugixml
• stb
• tinyexr
• zlib

if enable real-time viewer:

• freeglut

• ENABLE_CUDA : Specifies whether or not enable GPU-accelerated computing.
  • compile as C++ project and donnot need CUDA SDK if disable.
• ENABLE_VIEWER : Specifies whether or not enable real-time viewer.
  • no effect if disable GPU-accelerated computing.

Command Format: [--cpu/--gpu/--preview] [--bvh 'bvh type'] [--input 'config path'] [--output 'file path]

Program Option:

• --cpu: use CPU for offline rendering. if not specify specify CPU/CUDA/preview, use CPU.
• --gpu: use CUDA for offline rendering, no effect if disbale CUDA when compiling. if not specify specify CPU/CUDA/preview, use CPU.
• --preview: use CUDA for real-time rendering, no effect if disbale CUDA when compiling. if not specify specify CPU/CUDA/preview, use CPU.
• --bvh: bvh type for ray tracing, available: [linear, normal], default: 'linear'.
• --input: read config from mitsuba format xml file, load default config if empty, default: empty.
• --output: output path for rendering result, only PNG format, default: 'result.png'.
  • press 's' key to save when real-time previewing.

• Mitsuba renderer
• 《GAMES101: 现代计算机图形学入门》
• 《GAMES202: 高质量实时渲染》
• 《Accelerated Ray Tracing in One Weekend in CUDA》

Results from 'develop' branch.

• conductor
• rough conductor, without energy compensation
• isotropic rough conductor, without energy compensation
• dielectric
• rough dielectric, without energy compensation
• isotropic rough dielectric, without energy compensation
• thin dielectric
• plastic
• rough plastic
• lte-orb, rough glass, without energy compensation
• lte-orb, silver, without energy compensation
• box
• dragon
• classroom
• dining room