第2回レイトレ合宿提出プログラムの説明。

1. kgPhotonMapping v0.1.0
第2回レイトレ合宿提出プログラム
GPU フォトントレーサ・レンダラ
kgussan@gmail.com
平成26年9月6日(土)

2. テーマ
• シンプルにフォントレーシングとレンダリング
をGPUで行うと、どのくらいの性能が出るか
を知る。
– 再帰をどのように表現するか？
– 材質感を出せるか。

3. 環境
• Windows 7 64bit
• 言語
– Hlsl : compute shader
– DirectX
• GPU
– Intel HD Graphics 4000
• ノートPCに乗っているオンボードGPU
• DX11に対応してcompute shaderもOK、のはずが不安定なため
に不採用。
– AMD GPU
• 安定傾向のAMD環境へ
• （結局当日NVIDIA環境で不安定になってしまった。）

4. アルゴリズム
• フォトンマップ
– 2パスのアルゴリズム
• 1パス目：フォトンを光源から散布
• 2パス目：視点からレイを飛ばし、散布されたフォトンか
ら必要なものを取得。
• 空間構造
– KD-TREEは構造が複雑でGPUに向かないと思
われるため不採用。
– GPUが扱いやすい形に。

5. 実装
• テクスチャマッピング
– A: 128x128x4byte, B: 512x512x4 byte
• ジオメトリ入力
– 球: 4K 頂点ｘ３, ティーポッド7850頂点ｘ２、壁36頂点
• 1920x1080 80枚
– HD7970で20分強で終了
• 1枚300kフォトンを使う
– 20光源について一枚ずつ作成
– 4回繰り返す
• 24Mフォトン

6. 80枚の一時画像

7. 足し合わせた出力

8. 結果
• 性能は？
– 24MフォトンでHD1枚を30分
– CPUとはまだ比較しておらず
• 今回の条件でノートパソコンのCPUでは30分でもフォトントレーシング終
わらず。
• 実装は？
– トレースの再帰をシェーダで実装。未解析。
• 質感は？
– 拡散反射、鏡面反射、屈折を実装。
– モデル配置、テクスチャ設定が適当。

9. 良いところ・悪いところ
• 高速計算
• メモリ管理
– directXのマップメモリ失敗する時が
あったためにdispatchを短冊状に。
• 最小限のレンダラ
– Tex geomなど必要な項目対応
• マテリアル対応
– Diffuse specular reflection,
refractionをシェーダで表現。
– 1dispatch で1バウンスのマルチパ
スでバウンスを表現した形式のほう
がレジスタ削減効果があり、実行効
率がいいかも？
• リアルタイム描画への活用
– RLRなど役に立ちそう。
• メモリをたくさん食う。
– 要PPM。
• 空間構造なし。
– 要BVH。
• 描画
– 法線計算するときに両面に対応して
いない。CW/CCW片対応。
– Texはbufferでcompute shaderに入
れた。Texture扱いにしてサンプラを
使いGPUの加速をするべきだった。
– ジオメトリの配置の時間がなかった。
リアルタイムビューワがあったほうが
良かったかもしれない。
• コード整理ができていない
– とりあえずコードを全部出しています
が、公開できる状態になっていない。

10. 最後に
レイトレ合宿、いい機会ですね。
楽しませていただきました！