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【中文标题】如何在现代 OpenGL 中进行光线追踪？【英文标题】：How to do ray tracing in modern OpenGL? 【发布时间】：2011-04-09 16:40:20 【问题描述】：所以我现在应该开始为我的单色模型照明。测试应用程序是仅用于实现最新方法的测试用例，因此我意识到理想情况下它应该实现光线追踪（因为理论上，它可能在几年内成为实时图形的理想选择）。
但是我从哪里开始呢？
假设我从未在旧的 OpenGL 中做过光照，所以我会直接使用非弃用的方法。
应用程序当前已正确设置顶点缓冲区对象、顶点、法线和颜色输入，并且它可以正确地在空间中以纯色绘制和转换模型。
是否有一个信息来源可以从平面彩色顶点到通过 GLSL 获得正确最终结果所需的所有信息？理想情况下，可以使用任何其他可能需要的其他照明方法来补充它。
【问题讨论】：
【参考方案1】：我不建议在 OpenGL 中尝试实际的光线追踪，因为你需要很多技巧和窍门，如果你问我，这样做根本没有意义。 如果您想在 GPU 上进行光线追踪，您应该使用任何 GPGPU 语言，例如 CUDA 或 OpenCL，因为它使事情变得容易得多（但仍然远非微不足道）。
为了进一步说明问题： 对于光线追踪，您需要追踪辅助光线并测试与几何体的相交。因此，您需要在着色器中以某种巧妙的方式访问几何体，但是在片段着色器中，如果您不将几何体“编码”存储到某个纹理中，则无法访问该几何体。顶点着色器本身也不为您提供此几何信息，并且几何着色器只知道邻居，所以这里的麻烦已经开始了。 接下来，您需要加速数据结构来获得任何合理的帧速率。但是，遍历例如着色器中的 Kd-Tree 非常困难，如果我没记错的话，有几篇论文专门讨论这个问题。 不过，如果你真的想走这条路，关于这个主题的论文很多，应该不难找到。
光线追踪器需要精心设计的访问模式和缓存才能达到良好的性能。但是，您在 GLSL 中对这些功能几乎没有控制权，因此优化性能非常困难。
另一点需要注意的是，至少据我所知，GPU 上的实时光线追踪主要限于静态场景，因为例如kd-trees 仅适用于静态场景（很好）。如果您想拥有动态场景，则需要其他数据结构（例如 BVH、iirc？），但您需要不断地维护这些数据结构。如果我没有遗漏任何内容，那么目前还有很多关于这个问题的研究。
【讨论】：
顺便说一句：谷歌学者是你在这类事情上的朋友。 scholar.google.de/scholar?q=glsl+ray+tracing 怎么样 “加速数据结构”是什么意思？ 在这种情况下，加速数据结构加速查询世界是否被特定 3D 位置的对象占据。它比 O(n) 加速，遍历对象列表。 您可以使用 OpenGL 计算着色器来编写光线追踪器。由于已经熟悉编写 GLSL 代码，因此上手可能会更容易。这可能很有帮助：ci.i.u-tokyo.ac.jp/~hachisuka/tdf2015.pdf 虽然我建议使用 SSBO 来存储数据而不是纹理。【参考方案2】：你可能会混淆一些事情。
OpenGL 是一个光栅化器。强制它进行光线追踪是可能的，但很困难。这就是为什么光线追踪不是“几年内实时图形的理想选择”。几年后，只有混合系统才是可行的。
所以，你有三种可能性。
纯光线追踪。仅渲染一个全屏四边形，然后在片段着色器中读取打包在缓冲区（如纹理）中的场景描述，遍历层次结构，并计算光线-三角形的交点。 混合光线追踪。以正常方式栅格化您的场景，并在您的着色器中对场景中确实需要它的某些部分使用光线追踪（折射，......但它可以在栅格化中进行模拟） 纯光栅化。片段着色器完成其正常工作。你到底想达到什么目标？我可以根据您的需要改进答案。
无论如何，this SO question 是高度相关的。即使这个特定的实现有一个错误，它也绝对是要走的路。另一种可能是openCL，但概念是一样的。
【讨论】：
从最新的虚幻引擎公告来看，微软（针对 DirectX）和 NVIDIA 似乎刚刚发布了实时光线追踪 API【参考方案3】：至于 2019 年，光线追踪是实时渲染的一个选项，但需要大多数用户没有的高端 GPU。 其中一些 GPU 专为光线追踪而设计。 OpenGL 目前不支持硬件增强的光线追踪。 Windows 上的 DirectX 12 确实支持它。建议再等几年再创建仅光线追踪的渲染器，尽管可以将 DirectX 12 与当前的台式机和笔记本电脑硬件一起使用。来自移动设备的支持可能需要几十年的时间。我没有看到 openGL 支持光线追踪，但 vulkan 将来会支持它。
【讨论】：
【参考方案4】：我发现其他一些答案冗长而冗长。对于可以使用 OpenGL API 构建功能性光线追踪器的视觉示例，我强烈建议查看人们在 https://www.shadertoy.com/ 上制作的一些项目（警告：滞后）
【讨论】：
【参考方案5】：如果你真的很擅长，Opengl 和 glsl 可以同时用于光线和路径追踪。但是，几乎没有其他更好的选择，例如带有 Cuda 工具包的 Nvidia optix、directx 12、vulkan 光线追踪、metal、falcor。请注意，所有这些都是低级 API，可以在 Nvidia 最近的 rtx 技术中获得良好的性能并支持多 GPU
【讨论】：
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