资源下载地址：https://download.csdn.net/download/sheziqiong/85819502
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⼀、光线追踪 1
⼆、景深、软阴影、抗锯⻮与贴图 1

1. 景深 1
2. 软阴影 1
3. 抗锯⻮ 2
   4.贴图 2
   渲染效果 3
4. 球⾯的颜⾊及凹凸贴图、平⾯凹凸贴图（两侧砖墙）、表⾯材质类型贴图（地⾯） 3
5. 景深，三个100k⻰模型（材质分别为带颜⾊的折射、带颜⾊的反射、漫反射） 4
   三、参数曲⾯解析法求交 4
   渲染效果 5
   四、GPU并⾏加速 5
   五、光线求交加速 5
   AABB BVH 5
   KD-Tree 6
   六、代码结构 7
   ⼀、光线追踪
   采⽤蒙特卡罗路径追踪算法，通过多次采样从相机发出的光线并追踪其路径，计算路径上的发光、 反射、折射等带来的颜⾊权重，最后求平均以求解物体表⾯的渲染⽅程，这个过程求解的渲染⽅程结果 是⽆偏的，缺点就是收敛速度极慢，采样数直接影响了渲染结果的质量，采样数的增加⼜会导致渲染时
   ⻓增加。且由于只追踪从相机发出的光线（即单向路径追踪，区分于双向路径追踪），导致当光源⾯积 很⼩时很难收敛，也难以模拟焦散等特征。
   实现路径追踪的基础算法时主要参考了smallpt，同时借助SmallPT —— 99 ⾏代码光线追踪解析以理解算法。实现了漫反射、镜⾯反射与折射三种表⾯材质类型。
   光线追踪中⽤到的求交逻辑除了参数曲⾯外均基于前⾯⼏次PA。 代码⻅include/pathtracer.cuh
   ⼆、景深、软阴影、抗锯⻮与贴图
   1.景深
   原先的针孔相机模型中，相机（发出初始光线的位置）即为空间中⼀个点；⽽在模拟景深，即带光 圈的相机时，相机（发出初始光线的位置）可以是光圈位置的任何⼀个点，所以通过指定光圈⼤⼩，随 机化地选择初始出射光线来模拟景深，为此另外定义⼀个焦距参数。
   在与相机所在位置的距离等于焦距的平⾯上，物体应该清晰可⻅，光圈中随机发出的光线需要满⾜ 这⼀特征。采⽤的⽅法是，先在光圈内随机产⽣⼀个点作为光线的出射点，然后计算这个光线的⽅向， 使得其能刚好射向焦点，出射点加⽅向即构成完整的出射光线。
   景深相机的代码⻅include/camera.cuh 的getRay 部分
   2.软阴影
   通过对⾯光源采样，被物体阻挡的部分并不是完全⽆法采样到光照，⽽是随被遮挡的程度逐渐加深
   ⽽呈现出逐渐变深的阴影，因此可以得到带有渐变过渡的阴影。在实现中由于不定义光线，⽽直接给物 体材质加上发光这⼀特征，因此可以⽅便地实现⾯光源，即⾃然实现了软阴影。
   不附上具体代码，实现结合在pt当中
   3.抗锯⻮
   参考smallpt，实现的是SSAA*4抗锯⻮，即将每个像素分为四个⼦像素进⾏采样，采样完毕后将四 个结果取平均作为对该像素本次采样的结果。SSAA的优点是实现⾮常简单，但相应的增加了数倍采样次 数，⼤⼤增加了渲染开销。
   代码⻅main.cu 的renderPixel 部分，每个像素都分成四个⼦像素渲染再压缩
   4.贴图
   实现了平⾯与球体类的纹理映射。对于平⾯，采⽤了指定区域平铺+拉伸的映射⽅法，在创建平⾯ 时可以选择⼀个平铺的基准点以及平铺的两个⽅向向量，⽅向的⻓度同时也决定了材质的拉伸程度。对 于球体，采⽤了墨卡托投影，直接通过交点处的法向换算出uv空间坐标。
   本文转载自：http://www.biyezuopin.vip/onews.asp?id=15957
   其中右侧的类功能基本与前⼏次PA中相同，Material类中增加了Texture类以满⾜贴图
   Texture类的主要功能是根据uv坐标返回⼀个包含所有渲染需要的材质信息的数据结 构，该接⼝定义如下
   Threadresource类⽤来储存⼀些多线程的必要资源，此处可以忽略
   Camera类增加了景深相关的参数
   增加的参数为焦距flength 与光圈⼤⼩aperture
   Camera类保存了相机位置与图⽚⼤⼩信息，其最主要的功能是产⽣从某个像素点上发 出的光线，接⼝定义如下

AABB类即为AABB包围盒，被应⽤在物体、bvhtree和kdtree上
其实现了与光线求交、与三⻆形⾯⽚求交（⽤于构建kdtree）的⽅法
KdTree作为Mesh的成员变量，⽤来加速Mesh求交
其求交逻辑主要如下，利⽤⼀个栈来实现⾮递归的树遍历，其中mark数组⽤来记录哪些
⾯⽚已经求过交，以避免重复的求交

1 device bool intersect(const Ray& r, Hit& h, float
tmin, ThreadResource* thread_resource) const {
2BoolBitField mark = thread_resource->_repeat_mark;
// pre allocated
3int mark_size = thread_resource->_mark_size;
4memset(mark, 0, sizeof(BoolBitField) * mark_size); 5
6bool result = false;
7KdNode stack[MAX_KDTREE_DEPTH * 2];
8KdNode** stackPtr = stack;
9*(stackPtr++) = nullptr; 10
11if (!mainNode->getLeftChild() && !mainNode-

getRightChild()) {
12intersect(r, h, tmin, mark, mark_size, mainNode, result);
13 }
14
15KdNode* node = mainNode;
16do {
17KdNode* lchild = node->getLeftChild();
18KdNode* rchild = node->getRightChild();
19bool lcNull = (lchild == nullptr);
20bool rcNull = (rchild == nullptr); 21
22bool intersectL = lcNull ? false : lchild-
getBox().isIntersect®;
23bool intersectR = rcNull ? false : rchild-
getBox().isIntersect®;
24
25if (intersectL && lchild->isLeaf()) {
26intersect(r, h, tmin, mark, mark_size, lchild, result);
27 }
28
29if (intersectR && rchild->isLeaf()) {
30intersect(r, h, tmin, mark, mark_size, rchild, result);
31 }
32
33bool traverseL = (intersectL && !lchild-
isLeaf());
34bool traverseR = (intersectR && !rchild-
isLeaf());
35
36if (!traverseL && !traverseR) {
37node = *(–stackPtr); //pop 38 }
39 else {

所有物体都是虚基类Object3D的派⽣类，Object3D要求物体拥有AABB包围盒与材质的成员 变量，并要求物体必须实现统⼀的求交接⼝
Objects类负责保存场景中的所有物体，控制其创建与回收，并负责在初始化场景时构建⼀棵
bvhtree并保存，⽤于后续求交。在光追算法中对场景中物体求交时，仅调⽤Objects的
bvhtree的求交接⼝

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