如何使用光线相干性来提高光线追踪速度，同时仍然看起来很逼真？答案

【问题标题】：How is ray coherence used to improve raytracing speed while still looking realistic?如何使用光线相干性来提高光线追踪速度，同时仍然看起来很逼真？
【发布时间】：2011-12-25 10:12:03
【问题描述】：

我正在考虑在我的软件每像素实时光线投射器中利用光线相干性。

AFAICT，使用统一网格，如果我将光线相干性分配给 4x4 像素的补丁（目前我每个像素有一个光线投射），给定 16 条具有不同起点（和终点）点的平行光线，这是如何工作的出一个连贯的场景？我预见的是：

存在一段距离，在该距离内，相邻/相似光线的光线行进将完全相同。在那个距离内，我节省了处理费用。（我怎么知道那个距离是多少？）
由于某些光线没有在正确的时间发散，因此我最终会得到一个稍微不正确的图像。

鉴于我的光线是从单个点而不是平面投射的，我想我需要根据经过的距离进行某种拆分功能，这样所有光线的集合在向外移动时会形成一棵树。我担心的是，靠近观看者时会丢失更精细的细节。

我想我只是不明白这是如何使用的。

【问题讨论】：

标签： optimization raytracing raycasting

【解决方案1】：

如果操作正确，光线相干性不会影响最终图像。因为光线非常靠近，所以它们在穿过加速结构（kd-tree、aabb 树等）时都会采用相似的路径，这是一个很好的变化。您必须沿着任何光线可能击中的每个分支向下走，但希望这不会过多地增加分支的数量，并且可以节省内存访问。

另一个优点是您可以使用 SIMD（例如 SSE）来加速您的一些测试，无论是在加速结构中还是针对三角形。

【讨论】：

在光线包追踪中是否进行了分支，以减轻光线在更远距离处的转移？一幅画在这里画一千个字。我希望我能找到一个。
找不到图片，但 Ingo Wald 的博士论文 (sci.utah.edu/~wald/Publications/2004///WaldPhD/download//…) 在 7.2.3 SIMD Packet Traversal for kd-Trees 中对此进行了描述。
是的，Wald 的论文帮了一些忙。我得到的是，您通过 SSE 或 GPU 使用 SIMD 将相干光线投射到数据包中。我不明白的是，当其中一条射线击中时会发生什么。有什么分支吗？或者其余的平行光线是否继续行进直到它们也停止，此时整个 SIMD 操作终止？更重要的是——如果是这样的话，为什么不对发散光线进行 SIMD——光线数据就是“MD”。
我过去的做法是通过位域来跟踪哪些光线是“活跃的”；如果光线没有穿过树中的分支，则清除它的位。当没有任何光线处于活动状态时，您可以停止遍历当前分支。当你到达一片叶子时，你可以投射所有的光线，或者只投射活跃的光线，无论你认为哪个更快（因为不活跃的光线不应该击中）。你的光线越连贯，它们就越有可能通过树中的相同节点并击中相同的三角形，避免额外的数据获取。