Java 光线追踪浮点与双精度答案

【问题标题】：Java raytracing float vs doubleJava 光线追踪浮点与双精度
【发布时间】：2015-09-12 08:33:30
【问题描述】：

上学期我们不得不为学校的一门课程开发光线追踪器。放学了，我试着摆弄一下。

我想看看如果我将所有浮点计算从 double 更改为 float（所有计算都使用 double 完成）会发生什么变化。因此，我将每个变量都更改为 float 类型，然后简单地将 Math 方法返回的每个 double 类型转换为 float。在几个场景中测试我的光线追踪器显示了相当可观的性能提升。

在网络上搜索我发现了为什么 float 可以更快的各种原因，但也有人说 double 可以同样快，甚至在 64 位环境中更快。问题是，我在 64 位环境和 JVM 中运行。性能提高的原因是什么？

现在，我正在阅读 PBRT 书籍，并计划在此之后从头开始重写光线追踪器。为所有浮点计算选择浮点数会带来任何问题吗？我在测试过程中没有注意到任何问题，但也许对于某些场景，精度可能较低（交叉测试似乎可能会造成问题）？或者也许是一种权衡，比如对关键测试使用双精度，对不太关键的计算使用浮点数？我将不得不使用其他数学库来摆脱强制转换，我会采用浮动方式吗？

【问题讨论】：

我相信double d = 1d 是两条指令，而float f = 1f 是一条。即使在 64 位机器上。使用 64 位 JVM。
“我在 64 位环境中运行” 64 位操作系统不算作 64 位环境。您的编译器和其他工具（如果您正在使用 Java，例如 JVM）也必须是 64 位的。
Is float slower than double? Does 64 bit program run faster than 32 bit program? 的可能重复项
你能放一些代码吗！
@Code-Apprentice for Java 我认为 32/64 位编译之间没有真正的区别？我在 64 位版本的 JVM 上运行它。

标签： java floating-point raytracing

【解决方案1】：

就计算速度而言，浮点数和双精度数几乎没有区别，因为桌面处理器是平台。差异只能来自增加的内存带宽需求，因为双倍需要两倍的空间。

它与基于 GPU 的计算不同，它们更适合浮点数，例如Nvidia GPU 的双倍性能大幅下滑。

我会采用混合方法；以浮点精度存储多边形等数据，但以双精度进行所有计算。内存占用小，精度高——双赢。

【讨论】：

感谢您的回答！这似乎是一个很好的权衡，我会尝试的。

【解决方案2】：

我回答得太晚了，这可能与您无关，但可能对其他人有所帮助。我还在将 Go 中的光线追踪器作为个人项目（也使用 PBR 书）进行工作，并且有同样的问题...... 32 位或 64 位浮点数。我想我将使用 32 位主要是出于一个原因：SIMDizing ray-triangle 相交测试。无论您的处理器可以使用哪种指令集（例如 SSE4、AVX2、AVX512），它每条指令执行的 32 位 fp 操作量是 64 位的 2 倍。

【讨论】：