Ray-Tracing

一个光线追踪渲染器，内容主要来自Ray Tracing in One Weekend—The Book Series

编译运行

本项目支持 makefile 和 cmake 两种方式

makefile

本项目需要支持 -std=c++20 的编译器，由于项目后期出现编译时间过长的情况，所以编译过程被拆分为预编译和编译两部分

预编译 && 编译

# 预编译支持多线程编译 -j[线程数]
make pbuild -j12 && make build

运行

$ make run
$ ./build/RayRracing [examples/XXX.json]

推荐预编译后，编译运行并且记录运行时间（有些场景需要运行很久）

make build && time make run

cmake

mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
make

注意

可执行文件在 /build/RayTracing 中，但是默认运行的路径为本项目的根目录。
由于编译选项中启用了 -march=native 等与 cpu 强相关的选项，请在某平台运行前编译一遍

优化

多线程

由于整个项目是在 CPU 上运行的，所以在应对像素点很多的情况时，会运行的非常慢，所以采用多线程，可以基本上使得运行时间 / 核心数。代码详见这里, 由于 shared_ptr 会导致多线程运行时频繁的加锁，所以新版中改为 unique_ptr。

SIMD!!!

并发编程非常适合这个项目，因为这个项目中大量运用了 {double,double,double} 的向量类型，对于两个向量之间的操作，可以通过 simd 一个指令完成，极大提升效率。代码详见这里

注意： -march=native 等编译指令会自动进行一部分 simd 优化

任务安排

硬件加速

多线程 + SIMD
性能更新，部分 shader_ptr 改用 unique_ptr，以解决在多线程运行中 shader_ptr 计数加锁的问题，提速效果显著。
多线程调度升级
多线程池或者协程池，实现根据本地 CPU 核心数和程序运行情况，自动多线程。
更好的 SIMD
CRTP 实现静态多态

显示与效果

图片展示

上图信息

CPU： i9-13980HX
图片大小：600 * 600
单像素采样数：40000
递归深度： 20
运行时间：16:08.39

json 格式描述

更多见这里

{
    "image_name": "img.bmp",
    "max_depth":5,
    "pps": 100,
    "inherit": "examples/cornell.json",
    "material":{
        "glass":{
            "type": "Dielectric",
            "ir": 1.5
        }
    },
    "objects":{
        "box1":{
            "type": "Trans",
            "offset":[265,0,295],
            "obj" : {
                "type": "R_y",
                "angle":15,
                "obj":{
                    "type": "Box",
                    "p_min":[0.0, 0.0, 0.0],
                    "p_max":[165.0, 330.0, 156.0],
                    "material":"white"
                }
            }
        },
        "sphere1":{
            "is_light":true,
            "type":"Sph",
            "center":[190,90,190],
            "radius": 90.0,
            "material":"glass"
        }
    }
}

clumsy-sy/Ray-Tracing