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。

https://twitter.com/Shocker_0x15

Transcript

1. レイトレ合宿6 2018/09/01-02 https://sites.google.com/site/raytracingcamp6/ VLR @Shocker_0x15
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
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？)
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…？
7. 書きました
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
9. ※動画ファイルでした
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
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
12. OptiX所感
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
14. 余談：OptiX ForumのNVIDIAの人すげぇ...
15. ある日フォーラムで質問を投げた
16. すごい
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