광선 추적 높이 필드에 대한 최신 알고리즘은 무엇입니까?

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레이 트레이서에서 높이 필드 지형을 그리기위한 여러 가지 기술에 대한 논문이 수년 동안 많이있었습니다. 일부 알고리즘은 그리드를 직접 (또는 쿼드 트리를 통해) 행진합니다. 다른 것들은 지형을 다각형 메쉬로 변형하고 표준 광선-삼각 교차 테스트를 사용합니다. 이 연구는 지난 몇 년 동안 진행된 것으로 보이며 지난 10 년 동안 작성된 논문을 찾기는 어렵지만 메모리와 컴퓨팅 (CPU 및 GPU 모두)의 균형은 여전히 ​​변하고 있습니다.

오늘날 어떤 종류의 알고리즘이 고급 데스크톱 컴퓨터에서 최상의 성능을 제공합니까? 또는 단일 답변이없는 경우 현재 최고의 알고리즘의 성능 특성은 어떻게 다릅니 까?

raytracing  height-field 
— 댄 헐메
소스
화면 공간 반사 : 깊이 및 프레임 버퍼를 사용하여 높이 필드를 만들고 광선 추적하여 원 반사를 얻습니다. 나는 세부 사항에 대해 모른다. 그러나 Crysis, Killzone, 최근 Frostbite 등이 정교한 기술을 사용하여 빨리 얻을 것이라고 상상할 것입니다. 이것에 대해 조사 했습니까?
— David Kuri
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@DavidKuri 고마워, 그것은 핵심 광선 마칭을 빨리 얻는 방법에 대한 좋은 포인터입니다. 사전 계산 밉맵 또는 최소-최대 쿼드 트리와 같이 화면 공간 추적에서 제대로 작동하지 않는보다 정적 인 높이 필드에 대해 가능한 많은 최적화가 있어야하므로 여전히 답을 기대하고 있습니다. 그 커버.
— Dan Hulme
Dan BTW CPU 또는 GPU 솔루션을 찾고 있습니까? 실시간 또는 비 실시간 렌더링?
— Alan Wolfe
@AlanWolfe 나의 사용은 GPU와 비 실시간 (즉, 16ms에서 관리 할 수있는 최상의 이미지 품질이 아닌 최대 처리량)이지만 CPU 나 주로 대화 형 렌더러에 빠른 흥미로운 답변을지지 할 것입니다.
— Dan Hulme
높이 맵에서 부호있는 거리 필드를 만들 수 있습니다. 기본적으로 다음 표면까지의 거리를 저장하는 3D 텍스처입니다. 이를 통해 "레이를 더 빠르게 이동"할 수 있습니다. 언리얼 엔진 4는 일반적으로 미드 레인지 앰비언트 어 클루 전, 소프트 섀도우 및 터 레인 섀도우에 사용합니다
— user1888

답변:

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현재의 최신 기술에 대해서는이 문서를 참조하십시오 : "빠르고 정확하며 확장 가능한 동적 높이 필드 렌더링을위한 최대 밉맵", Tevs et al. 2008 년

기본 아이디어는 넓은 지형 영역에 대한 최대 가치를 알면서 많은 공간을 건너 뛰는 것입니다. 광선이 그 위에 머무르면 다음 큰 영역으로 건너 뜁니다.

그림 8을 보면 기본 선형 스테핑과 최대 밉맵의 비교를 볼 수 있습니다. 선형 스테핑은 200 단계로 이루어지며 현대 GPU에서 실시간으로 수행 할 수 있지만 실제로는 느립니다. 최대 밉맵은 약 10 단계로 모두 쉐이더에서 동일하게 수행됩니다.

— 라마
소스
논문 자체는 훌륭하고 "관련 작업"섹션이 매우 포괄적 인 것으로 보이므로이 답변을 받아들이고 있습니다. 이 기술을 정확하게 사용하지 않더라도 이것과 그 참조에서 사용 사례에 맞게 무언가를 조정할 수 있다고 확신합니다.
— Dan Hulme
최대 밉맵이있는 데모를 찾았습니까? 감사.
— raRaRa
나는이 논문을 읽지 못했지만이 "최대 밉맵"은 Cone Step Mapping에 사용 된 기술과 매우 유사하게 들린다 (콘으로 인해 넓은 영역을 건너 뛰어 시차 폐색 매핑을 개선 함).
— Julien Guertault
@JulienGuertault 이것이 일반적인 HiZ 추적이라고 말할 것입니다. 당신이 쳤다는 것을 확신하는 안전한 방법입니다. 그러나 바이너리 검색과 같은 안전하지 않은 방법에 비해 그리 빠르지 않습니다.
— v.oddou
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내가 개인적으로 본 것은 inigo quillez가하는 것인데, 이것은 demoscene에 사용됩니다. 레이 3 월 지형, 일반적으로 디테일이 먼 거리 (예외 = 얇은 벽)보다 덜 중요하기 때문에 카메라에서 멀어 질수록 더 큰 단계를 밟습니다. 그는 침투 정보 및 기타 쉽게 얻을 수있는 메트릭을 사용하여 주변 폐색 및 기타 정교한 조명 기술을 시뮬레이션합니다.

다음은 실제로 작동하는 데모입니다. https://www.youtube.com/watch?v=_YWMGuh15nE

그리고 지형 레이 마칭에 관한 IQ의 페이지는 꽤 흥미 롭습니다 : http://www.iquilezles.org/www/articles/terrainmarching/terrainmarching.htm

BTW, 현대 게임에서 "스크린 공간 반사"기술은 종종 렌더링 된 장면의 Z 버퍼에 대한 광선 행진입니다. Z 버퍼는 실제로 높이 필드입니다.

나는 2014 년 siggraph에서 이것에 대해 이야기를했으며 일부 사람들은 IQ와 비슷한 기술을 사용하고 있지만, 일부는 IQ뿐만 아니라 IQ와는 다른 일을하고있었습니다.

— 앨런 울프
소스
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링크의 알고리즘은 매우 간단합니다. 90 년대에 찾은 논문들보다 덜 정교 해 보입니다. 좋은 출발점처럼 보이지만 "최초의 광선 추적기"가 아닌 프로덕션 시스템을위한 최고의 성능 솔루션을 원합니다.
— Dan Hulme
이 것들은 가장 진보 된 현대 게임에서 데모 장면 코드와 스크린 스페이스 리플렉션에 사용됩니다. 가장 빠른 코드는 때때로 가장 단순합니다. 나는 그 단순성 때문에 그것을 기각하지 않을 것입니다. 그래도 다른 응답이 있는지 확인하는 것이 흥미로울 것입니다.
— Alan Wolfe
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귀하의 응답에서 누락 된 것은 IQ가 표준 높이 필드 메쉬를 초기 추측으로 사용하여 실제 지형을 레이 마칭하기 시작한다는 것입니다. 먼저 표준 래스터 화를 사용하여 지형의 로우 폴리 버전을 렌더링 한 다음 이미지에 대해 픽셀 쉐이더를 실행하여 래스터 화 된 깊이에서 일부 보존 적 임계 값을 뺀 레이 마칭을 시작합니다. 이것이 실제로 실시간으로 만드는 유일한 방법입니다.
— 베네딕트 비틀리
나는 당신이 말하는 것의 일부만이 사실이라고 믿습니다. 그는 지형 높이 (카메라와의 거리에 따라)를 기반으로 휴리스틱을 사용하여 광선이 얼마나 멀리 행진 할 수 있는지 알아 내지 만, 들었던 한 래스터 화는 사용하지 않습니다. 여기에 래스터를 사용하지 않는 그의 작품의 예이지만, 그 구현이없는 것을 말하는 것이 아니다 DO 사용 래스터 그 : shadertoy.com/view/MdX3Rr
— 앨런 울프
광선 추적에 관한 질문이며,이 답변은 광선 행진에 관한 것입니다. 둘과 그들이 달성 할 수있는 것에는 근본적인 차이가 있습니다.
— Julien Guertault
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